Name: 頭蓋放射線療法によって引き起こされた定量認知デクリメント (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 10 s
Description: 学ぶ頭蓋放射線療法による認知機能変化の定量的評価法。新規場所認識課題、高所プラス迷路、恐怖条件づけ、Morris Water Mazeを用いて空間記憶と不安レベルを測定し、放射線治療による認知障害のメカニズム解明に貢献する。

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この作品は、NIHグラントR01 NINDS NS074388 581（CL Limoli）、カリフォルニア再生医療研究所（CIRM）グラントRS1-00413（CLL）とビデオ資料のサポートでのjove CIRM助成金によって支えられている。我々はまた、行動試験に使用されているすべてのカスタムメイドの材料の準備のために助言、支援、優れた技術技能のために、カリフォルニア大学アーバイン校の生物科学マシンショップのルディリンブルフとエドワード·ラウに感謝したいと思います。

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<li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Brain.+Res.+Brain.+Res.+Rev%22%5BJournal%5D)">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain. Res. Brain. Res. Rev. 36, 60-90 (2001).</li>
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<li>Hess, D. C., Borlongan, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-based+therapy+in+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Expert.+Rev.+Neurother%22%5BJournal%5D)">Cell-based therapy in ischemic stroke.</a> Expert. Rev. Neurother. 8, 1193-1201 (2008).</li>
</ol>

特別な利害関係は宣言されません。

がん生存12,13でますます一般的になりつつある認知機能障害の開発を未然に防ぐように設計され、長期的な戦略のための差し迫った必要性がある。細胞療法は、彼らが細胞傷害性がん治療14から紛失または破損したセルを交換するための機会を提供するため、CNSにおける正常組織の後遺症の範囲を改善するための手段を提供することができる幹。これらの取り組みの実現を早めるために、我々は、機能的には中枢神経系の3の照射された組織のベッドの中で認知を復元するには、頭側で移植しhNSCsの能力を確認した校長の実験の証拠のシリーズを実施している。この努力にとって決定的に重要なのは、確実に再現可能な方法で慎重に制御認知一連のテストを遂行するに足る能力だった。私たちはクリニックで幹細胞治療の並進可能性を促進するための努力で、これらの重要な手順を詳しく説明しています。アールさらなる問題データの質の重大な影響を与える可能性は、以下の強調表示されます。 認知テストでは、細部に注意を払う必要がありますし、特定の標準的なプラクティスに準拠することは、結果の解釈を複雑にアーチファクトを最小限に抑えることができます。動物保持客室と実験者とは別の専用の行動試験室の使用が望ましい。また、手元の作業から動物をそらすことができる動物施設で外部ノイズを遮断する &quot;ホワイトノイズ&quot;を使用するのが賢明です。認知機能テストのために運命づけられた動物へのストレスを最小限に抑えるために、それは彼らが前のタスク管理への行動試験を実行する実験に精通していることが重要です。女性と男性をテストする場合、一般的に、それは彼らが男性の匂いの手がかりがテストアリーナに残っていれば、テスト中にもっと不安になる傾向があるとして最初の女性をテストすることをお勧めします。タスクのシリアルバッテリーを投与する場合、それは草原に動物を公開することが重要であるstの第一ストレスの多い作業（EPMのように、NPR）と最後の最も過酷なタスク（FCのような、MWM）。

頭蓋放射線療法によって引き起こされた定量認知デクリメント

Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

生存の例外を除いて、癌の臨床管理に起因する認知障害は治療結果を口述主要な要因である。 CNS及び非中枢神経系の悪性疾患に罹患し、多くの患者は、放射線療法と化学療法は疾患制御のための最良の選択肢を提供します。これらの治療法は、しかし、コストで来て、ほぼすべてのがん生存者（2006年だけのように、米国で約11万人）は頭蓋放射線治療（〜200,000 /年を受けた患者に見られる最も深刻なケースでは、認知機能障害を開発するためのいくつかのリスクを負担する）原発性および転移性脳腫瘍1の制御のために。その長期生存著しい社会経済負担2の著しい認知デクリメントの結果に悩まさ小児例では、特に問題である。現在までに、この重要な臨床的問題には満足のいく解決策はまだありません。 私たちは、移植された幹CEを使用して、この深刻な健康上の懸念に対処してきたLLS頭蓋照射3にかけ無胸腺ラットの放射線誘発性認知機能の低下に対抗する。定位照射の詳細およびヒト神経幹細胞（hNSCs）のin vitroでの培養と移植における私たちの仲間論文（Acharyaさんら、JOVE参照）に記載されています。照射および移植手術後、ラットは、その後認知の変化、移植細胞の生存と照射後の分化特異的マーカ1と4ヶ月の発現のために評価される。批判的に放射線誘発認知後遺症、定量的な認知課題の厳格なシリーズを実行する必要が改善するように設計された任意の潜在的な介入の成否を評価すること。これを達成するために、我々は、海馬と非海馬学習と記憶を定量化するために、斬新な場所の認識、水迷路、高架式十字迷路と恐怖条件付けなどの認知テストパラダイムのスイートに私たちの動物を施す。我々は、の有用性を実証しているこれらの照射動物の認知デクリメントし、特定のタイプを定量化するためのテスト、およびhNSCsを移植した動物は認知機能3の大幅な改善を示すことを示すためにそれらを使用していました。 移植されたヒト幹細胞に由来する認知のメリットは、同様の戦略は一日認知障害に苦しんでがん生存者に大いに必要な臨床リコースを提供するかもしれないことを示唆している。したがって、我々は診療所に私達の有望な結果の変換を容易にするために私たちの認知テストパラダイムに使用する重要な手順の書かれており、視覚的なドキュメンテーションを提供してきました。

脳腫瘍の放射線治療管理に起因する認知機能障害に悪影響生活の質に影響を与える臨床的に難治性の状態を表します。批判的に放射線誘発性認知デクリメントを改善するための潜在的な介入を評価する能力は、最終的に認知の厳格な定量的な評価を実施する能力に依存します。

生存率を除けば、がんの臨床管理に起因する認知機能障害は、治療成績を左右する主要な要因となっている。...

本手順の全体的な目的は、頭蓋照射によって誘発される行動的および認知的な変化を定量化することである。まず、新規場所認識タスクを用いて、海馬に基づく空間認識記憶をテストする。次に、高架式十字迷路タスクを用いて不安レベルを評価し、海馬および扁桃体に依存する文脈的恐怖条件付けタスクを用いて恐怖に基づく記憶形成を評価し、続いて扁桃体に依存する手がかり恐怖条件付けタスクを測定する。最終ステップとして、空間学習能、空間記憶能、および逆学習能を評価するためにモーリス水迷路タスクを実施します。最終的に、このプロトコルにより、頭蓋照射によって誘発される気分、空間的および非空間的な学習と記憶の変化、ならびに感覚運動機能の障害を検出します。この手法は、頭蓋照射が行動や認知に及ぼす影響についての知見を提供することができます。また、ケモブレインや化学療法誘発性の学習・記憶障害のように、他の治療の望ましくない副作用として認知機能が低下した他の状況にも適用可能です。この手法に不慣れな者は、装置のセットアップと最適化に時間を要するため、困難を感じるでしょう。実験手順が厳密に制御されていない場合、結果の解釈が困難になる可能性があり、またデータのばらつきによって対照群と実験群の間の有意差を検出することが難しくなります。これらの手法を視覚的に提示することは非常に重要であり、それによって読者は、認知テストが行われる実験室の構成や環境における細かな注意点、および採用された具体的な手順を十分に理解することができます。動物の取り扱いを一定にするため、まず馴化フェーズを開始し、テスト環境を十分に清浄にします。2つの同一なプラスチックブロックを70% ethanolで洗浄し、アリーナ内の特定の位置に配置します。動物をアリーナの中央に置き、自由に探索させます。5分間、探索行動をスコアリングします。自動トラッキングシステムを用い、動物の鼻がブロックから半径4 cm以内にあり、かつブロックに向いている状態を探索と定義します。時間が経過したら、動物を保持ケージへ移し、さらに5分間待機させます。この間に、70% ethanolでテストアリーナを清掃します。慣らし段階と同じ空間位置にブロックの同一コピーを1つ、そして新しい空間位置に1つ配置します。5分間の遅延間隔の後、動物を再びテストアリーナに戻して5分間のテスト段階とし、3分間自由に探索させます。慣らし付けフェーズにおけるブロックの空間配置を記憶している場合、ラットは新しい空間位置にあるブロックの探索に多くの時間を費やします。翌日、動物を再びアリーナに戻します。24時間後のテストフェーズにおいても、同様に一方のブロックは慣れ親しんだ位置に、もう一方は新しい位置に配置します。まず、動物をアリーナの中央に置き、3分間の探索行動を記録します。高架式十字迷路は、齧歯類における不安レベルを測定するものです。試験前に、迷路が十分に洗浄されていることを確認してください。まず、動物を迷路の中央部分に置き、実験者とは反対側のオープンアームを向かせ、5分間探索させます。オープンアームとクローズドアームへの進入回数および滞在時間は、自動トラッキングソフトウェアを使用して追跡します。ラットが迷路から落下した場合は、速やかにオープンアームに戻し、そのイベントを記録してください。また、すくみ行動およびその考えられる原因についても記録してください。恐怖条件付けは、動物が以前は中立であった刺激に対して恐怖を学習する行動パラダイムです。初日にその刺激を有害な刺激と対呈示させることで、動物を十分に清掃したチャンバー内に配置します。3つのフェーズで構成されるトレーニング試行を開始します。最初のフェーズは5分間のベースラインフェーズであり、この間、トレーニングフェーズ中のショックや音刺激は与えられません。次に、5分間にわたって音とショックのペアリングを複数回提示します。最後に、トレーニング後のフェーズとして、さらに5分間を割り当てます。ショックやトーンを与えない状態で、ベースライン相の最後の60秒間およびトレーニング後相の最後の60秒間において、各個体がすくみ行動（freezing）を示した時間の割合を測定します。24時間後、個体をチャンバーに戻して5分間のコンテキストテストを行い、テストの1時間後にすくみ行動を示した時間の割合を記録します。馴染みのあるコンテキストを作成するため、グリッドフロアを取り除き、チャンバーの外側にパネルを追加し、香料付きの家庭用洗剤で洗浄します。手がかり恐怖条件付けをテストするには、動物を新しいコンテキストに置き、以前に有害刺激と対提示したトーンがある場合とない場合でのすくみ行動を記録します。モーリス水迷路は空間学習のテストであり、不透明な水が入った大きなプールの中で、遠位の手がかりを用いて水没した脱出プラットフォームを見つける必要があります。このタスクは8日間にわたって実施され、キューテスト、獲得、24時間のプローブテスト、および逆転学習テストの4つのフェーズで構成されます。キューに入れられたテストを開始するために、動物にとって脱出場所が明確になるよう、プラットフォームの中央に白黒の目印を設置します。各CUDテストの試行では、プール外周の異なるあらかじめ決められたスタート位置に動物を配置し、プラットフォームを異なるクアドラントに移動させます。4回の試行それぞれにおいて、動物が脱出プラットフォームを見つけるための時間を30秒間与えます。最大時間に達した場合は、手で動物を誘導してください。動物をプラットフォーム上に20秒間留まらせた後、加温されたケージに戻します。翌日から、1日4回の試行を5日間連続で行う習得相を開始します。このフェーズでは、隠されたプラットフォームは同じ位置に保持され、動物はそこへのナビゲートを学習します。遠位のルームキューを用いて、あらかじめ設定された異なる開始点から動物をプールに入れます。各試行において、空間学習の指標として、プラットフォームを発見するまでの平均潜時および移動距離を記録します。動物が最大泳泳時間である60秒以内に脱出できなかった場合は、手動でプラットフォームまで誘導し、そこに20秒間留まらせます。最終トレーニング試行の24時間後に、プラットフォームを除去したプローブ試行を1回行い、かつてプラットフォームが存在したクアドラントに対する動物の好みを判定します。このプローブ試行の後、プラットフォームを同じクアドラントに戻し、反転学習テストのためにさらに3回の習得試行を実施します。8日目に、プラットフォームを新しい位置に移動させます。動物をプールに入れ、以前の位置と新しい位置のそれぞれでプラットフォームを探していた時間を測定します。「新規場所認識タスクにおける対照群および放射線照射動物」の結果では、慣熟フェーズにおいて2つの位置が同等に探索されたことが示されました。しかしながら、対照群の動物は5分後および24時間後の遅延間隔において、新しい空間的位置に対して明確な好みを提示した一方で、放射線照射群の動物はその傾向を示しませんでした。高架式十字迷路では、対照群および放射線照射群のいずれの動物も、偶然に期待される時間よりも短い時間をオープンアームの探索に費やしました。チャンバーへの初回曝露時のすくみ反応の割合は、翌日のトレーニング後の期間と比較して非常に低い値でした。馴染みのあるコンテキスト内では、依然としてすくみ行動の増加が見られたが、放射線照射個体ではその程度はかなり低かった。新規コンテキストに置かれた際、すくみ行動はベースラインレベルに戻ったが、トーンの提示によって再び上昇した。モリス水迷路のタスクコントロールにおいて、非照射個体は放射線照射個体と比較して、試行を重ねるごとに逃避プラットフォームをより迅速に発見した。また、24時間後のプローブ試行において、放射線照射個体はプラットフォームに到達するまでにより多くの時間を要し、経路も長くなった。プラットフォームの位置を変更するリバーサル学習テストでは、正常個体は徐々に以前の象限での探索を停止し、新しいプラットフォームの位置を学習したが、放射線照射個体ではそのような傾向は見られなかった。これらのタスクを行う際は、データ解析前に対処が必要なトラッキングの問題や、異常な事象または行動に関する詳細な記録を取ることが重要です。実験動物を扱う際は危険が伴う可能性があるため、これらの手順を実施するときは、個人用保護具の使用などの予防措置を常に講じることを忘れないでください。また、動物の安全かつ倫理的な利用のために、機関の承認を得て、機関および連邦政府のガイドラインに従うことが極めて重要です。

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脳腫瘍の患者は定期的、および認知機能障害を衰弱に有益な、この治療法はしばしば結果ながら、頭蓋放射線治療を受ける。この重大な未解決問題は、現時点では臨床的遡求権を持たず、放射線誘発認知減分を回収するための幹細胞ベースの治療法を考案する努力を推進してきました。...

頭蓋放射線療法によって引き起こされた認知機能障害の回復のための細胞移植戦略を幹

アダルト生まれの哺乳動物の神経細胞の機能は、調査のアクティブエリアのまま。電離放射線は、新たな神経細胞の誕生を阻害する。コンピュータ断層撮影誘導焦点照射（CFIR）を用いて、特定の神経前駆細胞集団の三次元解剖学的ターゲティングは現在、成体神経新生の機能的役割を評価するために使用することができる。...

焦点放射線阻害と大人の視床下部ニューロン新生の機能的な尋問

ここでは、大規模な皮質梗塞と持続的な赤字を生成するために、頸動脈の同時閉塞と高齢雌ラットの永久遠位中大脳動脈閉塞を生成するためのプロトコルを提示します。私たちは、脳卒中後24時間および8週目に構造的MRIを用いて、病変の大きさの確認を示します。...

持続的な障害と皮質虚血を研究するために高齢ラットにおける一般的な頸動脈閉塞と永久遠位中大脳の実行

ここでは、電気刺激刺激後のラット海馬における新しいニューロンの形成およびその生存を定量化するために使用される立体的方法、光学分画器を提示する。正確に実施されると、立体方法の感度と効率は、固定された所定の精度で正確な推定を保証する。...

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[18F]-フルオロデオキシグル コース (FDG) 陽電子放射断層撮影法で計算された断層レントゲン写真撮影は脳機能に関連する糖代謝を調べる場合に役立ちます。ここでは、プロトコルを提案 [18F] FDG パケットト...

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小動物放射線研究プラットフォームを用いたラット膠芽腫モデルにおける陽電子放射断層撮影に基づく線量塗装放射線療法

ここでは、急性期および長期脳萎縮の保存された脳構造を持つ合併症のない軽度の外傷性脳損傷の神経像結果を再現する閉鎖性頭部外傷動物モデルを確立するためのプロトコルを提示します。縦断的磁気共鳴画像法は、証拠に使用される主要な方法です。...

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この研究では、症候性頭蓋骨癒合症 (SC)...

症候群性頭蓋骨癒合症における顔面中央形成不全と頭蓋基部形態:予測回帰モデルを使用した比較分析研究

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同所性マウス脳腫瘍モデルのコンビネーション放射線治療

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