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

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。