マウスにおける運動協調性の測定
2013年5月29日
プロトコルが確立された2つの運動協調作業、加速ロータロッドと水平バー、また最近ではオックスフォードで開発された二つの試験、静的ロッド、平行棒のために提示されています。これらのテストでは、動作の他の分野の試験で可能な変数であることと同様に、自分の右側に関心の潜在的に運動障害を検出することができます。
この手順の全体的な目標は、マウスの運動協調を測定することです。これは、最初に加速ローターロッドでテストすることによって達成されます。次に、オナルバーで運動協調性をテストします。
動物は静的ロッドでテストすることもできます。最後に、平行棒の性能を測定できます。最終的には、マウスに運動協調障害があるかどうかを示す結果を得ることができます。
一般に、この手法に不慣れな個人は、マウスを装置上に正しく配置するのが難しいため、次のすべてのテストで苦労します。マウスを試験の5〜20分前に実験室に連れて行き、マウスが完全に覚醒していることを確認します。ここのローターロッドシーンは、オックスフォード大学で作られました。
ロッドの直径は3センチで、その表面には一連の平行な隆起があり、マウスがロッドをより効果的につかむのに役立ちます。両側のフランジは、マウスがロッドから離れるのを防ぎます。直径は30センチ、間隔は6センチです。
ロッドは、装置の基部から30センチメートルのところに固定されています。試験を開始する前に、転倒を緩和するために、柔らかいパッド入りの表面がベースに配置されています。ローターロッドは、開始速度を毎分4回転、加速速度を毎分20回転に設定して準備します。
まず、マウスの尾を持ち、水平から45度の角度でロッドに向かって持ち上げます。動物がロッドに触れそうになったら、すぐに放します。あるいは、マウスをダボの上に降ろすことができ、ダボは動物をロッドに移すために使用されます。
マウスをロッドに置いてから10秒後に加速を開始し、マウスが脱落する速度に注意してください。マウスが 5 秒前に落下し、実験者による配置不良が原因である可能性が高い場合、マウスが 10 秒前に落下した場合は結果を記録しず、試験を再開する必要があります。時間を書き留めて、動物にさらに2回の試行を許可します。
10秒を超えて留まる動物の場合は、動物が落下する速度を記録します。時折、マウスが歩くのをやめ、その結果、ロッドの周りを攻撃して最終的に落下することがあります。この発生速度に注意すると便利です。
パフォーマンスは、試行間の平均速度として計算されます。たとえば、マウスが 10 秒前に一度落下し、その後 1 分あたり 12 回転するまでオンのままになるとします。2回目は、4に12を足した値を2で割った値で、1分あたり8回転に相当します。
水平バーは、下肢の強度と協調性を測定しますが、直径2ミリメートルのバーが最も一般的に使用されます。直径の大きいバーは、より洗練されたパフォーマンススコアを提供する可能性があります。長さ38センチの真鍮の棒は、木製の支柱によってベンチの表面から49センチメートル上に保持されています。
バーは、わずかに引き寄せられたサポートのノッチに取り付けたときに張力がかかった状態で保持されます。2 mm バーでテストを開始します。マウスの尾を持ち、装置の前のベンチに置きます。
素早くスライドさせます。約20センチ後方に回し、体をバーに対して垂直に素早く整列させます。動物を持ち上げて、中央の水平バーを4つの毛穴だけでつかむようにします。
テールを解除すると同時に、ストップクロックを開始します。マウスがバーをつかむことができず、実験者の配置が原因である可能性があります。転倒を記録したり、少し休んだ後に動物を再テストしたりしないでください。
マウスが5秒前に落下し、これが実験者による配置不良によるものではないと思われる場合は、5秒を超えるスコアを得るために最大3回繰り返します。マウスが落ちた時間または1つの4つの貧しい人が最大30秒のテスト時間で列に触れるまでの時間を記録し、最高のスコアをdatuとして取ります 右 水平バーをスコアリングします。質量が1秒から5秒の間に減少した場合は、6秒から10秒の間に1を獲得します。
11秒から20秒の間に2点を獲得します。21秒から30秒の間に3点を獲得します。スコア4は30秒後に落ちるか、30秒までバーに留まります。
5 点を獲得し、端に触れた場合、マウスも 5 点を獲得します。テスト中いつでも4つのポートでサポートします。2ミリメートルのバーで5のスコアが達成された場合、動物は短い休息の後に太いバーでテストすることができます。
4ミリメートルバーと6ミリメートルバーのスコアリングシステムは2ミリメートルバーと同じで、最終的なスコアは累積合計です。したがって、2 ミリメートル バーで 5 点を獲得したマウスが、13 秒後に 4 ミリメートル バーから落ちるマウスになります。スコア5プラスは8に相当します。
この運動協調の試験では、床から60センチメートルの実験棚に、直径35、28、22、15、および直径9ミリメートルの異なる木製のダウまたはロッドをGクランプで取り付けます。ベンチ付近の端から10センチのところに、フィニッシュラインを示すマークがつけられています。まず、最も幅の広いロッドの遠端にマウスを置き、棚から離れて、動物が棚に向きを変えるのにかかる時間とその合計移動時間を記録します。
向き付け中にマウスが逆さまになり、ロッドの下にしがみつく場合は、任意に最大スコアの120秒に割り当てます。動物は他のロッドではテストされず、最大トランジット値も受け取ります。マウスが落下したり、向きを変えてから最大テスト時間の120秒に達した場合は、幅の狭いロッドでマウスをテストしないでください。
マウスが向きを変えた後にロッドを横切っているときに逆さまになり、マウスをホームケージに戻し、テスト前に休ませた場合も、最大スコアが割り当てられます。次に小さいロッド。前に示したように、動物を小さい方のロッドに置きます。
マウスが 5 秒前に落ちた場合は、マウスを交換し、さらに 2 回まで試行します。ロッドを逆にする時間、またはマウスが落ちるまでの時間を記録します。平行棒は、長さ1メートル、直径4ミリメートルの2本のバーを木製の支持体に30ミリメートル離
してサポートします。床から60センチメートルの高さに柱があります。マウスを 2 本のバーの中央に置き、その長手方向の軸をバーに垂直にします。両方のフロントポアが1つのバーにあり、両方のヒヤポアがもう1つのバーにある必要があります。
スコアリングは、スタティックロッドのスコアリングと似ています。マウスが開始位置に90度向きを変えるまでの時間と、端部サポートの1つに到達するまでの時間の2つの対策が行われます。同様に、動物が逆さまにならないように方向付けと移動を達成する必要があり、そうでなければ最大時間が割り当てられます。
動物が5秒前に転倒した場合、それはおそらく配置が悪いためであり、動物は再テストされるべきです。スタティックロッドはもともと、自宅のケージに環境エンリッチメントがある場合とない場合の変異マウスの病気の進行を監視するために使用されていました。濃縮プログラムは、ロッドの運動機能障害の発症を劇的に遅らせ、これは後部の貧弱な留め具の発症の遅延と並行していました。
神経学的に損傷したマウスの一般的な兆候は、注射後16週目から、18週目からのローターロッドテストと少なくとも19週目からの静的ロッドで水平バーのパフォーマンスの低下を示しました。海馬の病変は、運動能力のいかなる測定にも影響を及ぼさなかったが、1 2 9 sの2つのSVマウスは、ローターロッドおよび静止ロッドに対するC57ブラックシックスのひずみと比較して、その発生後に障害された。この技術は、ハンチントン病の研究者がハンチントン病の変異マウスにおける環境濃縮の影響を研究する道を開きました。
概要
この記事では、加速ロータロッドや水平バーテストなど、様々なタスクを使用してマウスの運動調整を評価するためのプロトコルを紹介しています。さらに、運動障害を特定できる静止ロッドと平行棒の2つの最近開発されたテストを紹介します。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動分析
- 運動調整
背景
- 運動調整は様々な神経学的状態を理解する上で重要です。
- ロータロッドのような確立されたテストは研究で広く使用されています。
- オックスフォードで開発された新しいテストは、運動障害の検出を強化することを目指しています。
- これらのテストは、より広範な行動研究の変数としても機能します。
研究目的
- 確立された新しいプロトコルを使用してマウスの運動調整を測定すること。
- 実験対象における潜在的な運動障害を特定すること。
- この分野の研究者のための標準化されたアプローチを提供すること。
使用された方法
- グリップとバランスを評価する加速ロータロッドテスト。
- 四肢の強度と調整を評価する水平バーテスト。
- 方向とバランスを評価する静止ロッドテスト。
- 全体的な運動調整を測定する平行棒テスト。
主な結果
- 結果は、テストされたマウス間で運動調整のレベルが異なることを示しています。
- パフォーマンス指標は潜在的な障害に関する洞察を提供します。
- 新しいテストは微妙な運動欠損を検出する可能性を示しています。
- 標準化されたプロトコルは研究における再現性を促進します。
結論
- この研究は運動調整を評価するための方法を成功裏に概説しています。
- 確立されたテストと新しいテストの両方が運動障害を特定するのに効果的です。
- 将来の研究はこれらのプロトコルを基に神経学的状態を探ることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Motor coordination assessment in mice is critical for de-risking target validation in neuroscience drug discovery, ensuring that observed behavioral phenotypes reflect true cognitive or emotional changes rather than confounding motor deficits. Standardized motor tests enable predictive confidence in early discovery by isolating motor function as an independent variable, supporting go/no-go decisions in target validation pipelines. These assays provide translational continuity from target engagement to phenotypic screening, reducing late-stage attrition due to unanticipated motor side effects.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by dissociating motor impairment from cognitive or emotional phenotypes in mutant or lesioned models.
- Operational Value: Enables selective dissection of motor confounds in behavioral assays like the Morris water maze, improving data interpretability.
- Strategic Value: Supports target de-risking by validating that observed phenotypes are not secondary to motor dysfunction, enhancing confidence in target-mechanism linkage.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by confirming baseline motor competence before cognitive testing.
- Operational Value: Delivers quantitative, reproducible outputs (e.g., fall speed on rotarod, grip time on horizontal bar) enabling assay standardization across sites.
- Strategic Value: Facilitates scalable compound evaluation by ensuring motor performance does not confound dose-response or screening readouts.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease-relevant systems by detecting motor impairments in models of Huntington’s disease and other neurodegenerative conditions.
- Operational Value: Provides continuity from discovery through preclinical validation, enabling longitudinal tracking of motor decline.
- Strategic Value: Supports risk-adjusted advancement decisions by identifying motor safety signals early in the discovery continuum.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical screening, where motor coordination serves as a critical confounder filter before cognitive or emotional endpoints are assessed.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by isolating motor function as an independent variable, clarifying whether observed phenotypes stem from target engagement or motor toxicity.
- Screening: Ensures assay readiness by validating motor competence, reducing false negatives in behavioral screens due to poor motor performance.
- Analytics: Generates quantitative measurements (rotarod fall speed, bar grip duration) that enable objective comparison across genotypes, treatments, or time points.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling progressive motor decline in neurodegenerative disease models, supporting biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform capability across neuroscience projects, standardizing motor assessment across target classes and modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in behavioral phenotypes, ensuring observed effects are on-target.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility through defined protocols, acceleration parameters, and scoring systems across test modalities.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier go/no-go decisions, reducing investment in targets with motor-confounded phenotypes.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization by flagging motor liabilities that could compromise clinical translatability.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and rodent handling to ensure proper placement and minimize placement-induced artifacts.
- Depends on calibrated instrumentation (e.g., accelerating rotarod with precise speed control, tension-regulated horizontal bar apparatus).
- Necessitates cross-team standardization of acclimation periods (5–20 minutes), trial repetition rules, and scoring criteria to ensure data comparability.
- Involves adaptation considerations across model systems, as strain differences (e.g., C57BL/6 vs. SV129) and sex-based variability affect baseline motor performance.
- Includes practical limitations such as susceptibility to experimenter placement bias, particularly in early trials, necessitating retest protocols and outlier exclusion.
