Name: Hemiparkinsonianラットにおける脳深部刺激効果のモーターの成果を評価するための新しいアプローチ：階段室とシリンダーテスト (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: 学ぶ 脳深部刺激の運動機能評価法。片側パーキンソン病ラットモデルで階段テストとシリンダーテストを用い、前肢使用非対称性を測定する行動学的アプローチ。この手法は刺激パターンのスクリーニングに有用である。

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この作業は、ドイツのヴュルツブルク大学クリニック(プロジェクトN-215)のInterdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF)の支援を受けました。

（：55.2から2531.01 11分の76承認番号）の動物実験は、動物保護ガイドラインと欧州共同体理事会のガイドラインに従ってウンターフランケンのヴュルツブルク大学と法的な州当局によって承認されました。すべての努力は、使用する動物の痛みや不快感を最小限にするために行われました。 注：他の場所18に記載の電極の移植を行いました。 1.シリンダー試験（図2） <ol><li> 0.1％酢酸溶液でシリンダーを洗浄することにより、透明なプラスチックガラスシリンダー（19センチメートル：40センチ、直径、高さ）を準備します。 </li><li>実験の日、各ラットの識別番号とカードを準備します。 </li><li>シリンダーの後ろに90°の角度で二つのミラーを配置します。 </li><li>カメラとシリンダとの間の距離は足の素晴らしい眺めを可能にするように、シリンダーの前にカメラを置きます。 </li><li>輸送箱にラットを置きます。 注：動物はストレスを避けるために、試験前に実験者によって処理されるべきです。 </li><li>輸送ボックスを使用して、シリンダにホームケージからラットを輸送。 </li><li>シリンダ（ 図3）にラットを置きます。 <ol><li>常に活動の概日違いを回避するために、1日の同じ時間にすべての行動試験を行います。動物がケーブルによって刺激発生器に接続されている場合は、ケーブルが実験中にねじれがないことを確認してください。 </li></ol></li><li>カメラの「録画」ボタンを押してください。カメラに実験およびラットの識別番号の実際の日付でカードを表示します。記録を開始します。 </li><li> 5分後、シリンダーから動物を削除し、輸送ボックスを使用して、ホームケージに戻します。 </li><li> 0.1％酢酸溶液でシリンダーを清掃してください。 </li><li>左右の足の壁に接触（パーセントで足の使用）と同様にRをカウントすることにより、記録した映像から足の使用を評価しますイヤリング（またはシリンダ壁に支持することなく、後足の上に立って）。シリンダテストは、適切なソフトウェアによって自動的に評価することができます。 注：健康なラットは均等に両方の足を使用しています。 hemiparkinsonianラットは、より少ない程度の病変による影響を受けた足を使用しています。 </li></ol> 2.階段テスト（図4） <ol><li>獲得フェーズ<ol><li>前訓練への一日は、階段の試験に用いたペレットを動物に慣れます。 <ol><li>オプション：食餌制限（自由摂食レベル16の90％で、体重を維持するための標準的な実験用飼料10〜15 g）を使用し、動物のモチベーションを高めるために。しかし、これは、正のトレーニング効果を達成するために必須ではありません。この研究は、食事制限なしで行いました。 </li></ol></li><li>透明なプラスチックのガラスの階段ボックスを準備し（高さ：34.5センチメートル、長さ：35.5センチメートル、幅12センチ、幅の狭い室6 cm）の0.1％の交流でボックスを清掃することによりETIC酸溶液。注：階段ボックスが狭い区画内の隆起したプラットフォームと2階段で二区画-ボックスです。狭い区画内の階段上の左のステップは、右のステップは右足で、唯一の左の足に到達することができます。 注：標準の階段ボックスは、それがケーブルを介して刺激されたラットを用いた実験のために使用される場合には、蓋なしで高いボックスを使用し、蓋を二つの区画で構成されています。 </li><li>階段を削除し、8 45 mgのペレットと各手順の井戸を埋めます。 </li><li>階段を挿入し、高めのプラットフォーム上で8つの追加ペレットを置きます。 </li><li>輸送箱にラットを置きます。 </li><li>輸送ボックスを使用して階段ボックスにホームケージからラットを輸送。 </li><li>階段ボックス（ 図5）にラットを置きます。 </li><li> 5分後、階段ボックスから動物を削除し、輸送ボックスを使用して、ホームケージに戻します。 </li><li>どのように多くの注意ペレットは、左右の階段からプラットフォームと（最終的に）から食べました。 </li><li> 8 45 mgのペレットと各ステップ上のウェルを充填することにより、階段を補充します。 </li><li> 0.1％酢酸溶液で階段ボックスをきれいにし、プラットフォーム上で追加のペレットを配置します。 </li><li>この手順（アクイジション・フェーズ）行の3日間を繰り返します。 注：記載された全ての実験は、雄のSprague Dawleyラットで実施しました。異なるトレーニングモジュールの所要時間は異なる系統、性別およびベンダーのラットで異なることができます。 </li></ol></li><li>自由選択のテスト<ol><li> 0.1％酢酸溶液で階段ボックスを清掃してください。 </li><li>階段を削除し、8 45 mgのペレットと各手順の井戸を埋めます。 </li><li>輸送箱にラットを置きます。 </li><li>輸送ボックスを使用して階段ボックスにホームケージからラットを輸送。 </li><li>階段ボックスにラットを置きます。 </li><li> 5分後、階段から動物を削除しますケースボックスと輸送ボックスを使用して、ホームケージにそれを戻します。 左右の階段から食べたどのように多くのペレットに注意してください。 </li><li>注：動物がまだペレットを把握に問題がある場合は、それらを簡単に達することができるプラットフォーム上でいくつかの詳細を追加します。 </li><li> 8 45 mgのペレットと各ステップ上のウェルを充填することにより、階段を補充します。 </li><li>次の動物のための0.1％酢酸溶液で階段ボックスを清掃してください。 </li><li>この手順（自由選択相）行の3日間を繰り返します。 注：提示された結果は、モジュール間の休止期間なく行わ訓練によって得ました。いくつかのグループは、トレーニングプロセスをサポートするため、連結のための休止日を好みます。 </li></ol></li><li>強制選択テスト<ol><li> 0.1％酢酸溶液で階段ボックスを清掃してください。 </li><li>階段を削除し、8（モジュールの最初の3日間）または4（連続したT​​HRと左側階段上の各手順の井戸を埋めますモジュールのEE日）45 mgのペレット。 <ol><li>減損が発生する側の強制選択テストを実行します。 注：私たちは右半球にパーキンソン病変を行うため、選択的に左足を訓練します。 </li></ol></li><li>輸送箱にラットを置きます。 </li><li>輸送ボックスを使用して階段ボックスにホームケージからラットを輸送。 </li><li>階段ボックスにラットを置きます。 </li><li> 5分後、階段ボックスから動物を削除し、輸送ボックスを使用して、ホームケージに戻します。 </li><li>左の階段から食べたどのように多くのペレットに注意してください。 </li><li> 8または4 45mgのペレット（ペレットの数は、トレーニング日に依存します）との各ス​​テップ上のウェルを充填することにより、階段を補充します。 </li><li>次の動物のための0.1％酢酸溶液で階段ボックスを清掃してください。 </li><li>この手順を繰り返し（強制選択相）行の6日間。 </li></ol></li><li>データ収集<ol> &lt;2日連続で強制選択モジュール（左の階段上の各ウェル中の4ペレット）について記載したように李&gt;は、実験を実行します。 2日間の平均値として成功率（食べたペレットの数）を計算します。 </li></ol></li></ol>

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</ol>

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

この記事では、シリンダおよび階段テストの詳細なトレーニングプロトコルについて説明します。後者が原因ラット16,17に到達業者に複雑な把持動作と細かい運動の動きを評価するために設計されています。成果の測定は、客観的な測定であるテスト、中に食べたペレットの数として表現さ​​れます。プロトコルは、パーキンソン病および他の運動疾患モデルのラットモデルにおいて使用することができます。円筒試験は、ラットでの足の使用を評価するための簡単​​なアプローチを必要とします。それはトレーニングを必要とせず、ビデオテープから盲検評価することによって、高度に標準化された方法で使用することができます。我々はいくつかの理由のために、これらの他の中のテスト（オープンフィールド、単一のペレット到達テスト、および歩行分析）を選択します。両方のテストは確実に私たちのパーキンソンモデル10で作成した足の障害を示しています。これらは、結果が比較的ロバストであり、試験結果は、非常に客観的な方法で得ることができます。両方のテストはSHで繰り返し使用することができますORTの時間間隔。学習フェーズ中に階段試験、ペレット把持増加すると、個々の...

視床下核（STN）の脳深部刺激はパーキンソン病1および他の運動障害のための有効な治療選択肢です。基礎となるメカニズムはまだ十分に理解し、多因子であるが、主要な機能は、刺激電極2-4付近の軸索の繰り返し脱分極によって神経ネットワーク活動の変調です。高周波数（&gt; 100 Hz）で刺激が最も脳の目標及びDBSのほとんどの適応症のための有益な効果のために必要とされます。刺激量で覆われている他の繊維、の不注意による同時活性化から深部脳刺激の結果の副作用は、錐体路などのさまざまな機能を、補助します。したがって、副作用素子5,6の同時活性化を回避しつつ、優先的に有益な神経要素を活性化する刺激パラメータを開発することが望ましいです。神経生理学は、このような微細なTUNIを提供することがありますが、DBSのオプションngを、科学の進歩は、プログラミング戦略は、主に患者の「試行錯誤」により評価し、市販のDBSデバイスの限られたプログラミングオプションによって制限されているため、過去20年の間に最小限されてではなく、神経生理学的知見を使用していますかつ体系フルパラメータ空間を探索する実験的な設定を定義しました。 DBS研究の翻訳障害を克服するために、我々は、臨床探査の前にパーキンソン症候群の齧歯類モデルにおける代替刺激パラメータをスクリーニングするためのプロトコルを提案しています。ラットにおける片側パーキンソン病は、右の内側前脳束7,8に6-ヒドロキシドーパミン注射を使用してモデル化されます。得られた病変が、hemiparkinsonianとしてさらに説明、低用量のアポモルフィン注射後の回転スコアの評価によってアポモルフィン試験で評価し、チロシンヒドロキシラーゼimmunohistによって死後に確認されましたochemistry。低死亡率および罹患率を保有しながら、この方法は、適用が容易で再現性の高いです。結果として得られる運動障害は、7,8非常に離散的です。動物は、自発的な探査や複雑な把握行動9,10の両方の間に反対側の左足のわずかな障害を呈します。 脳深部刺激プロトコルテストの有効性を評価するためには、モータ性能の迅速かつ信頼性の変化を測定できるように、別の神経刺激設定で時間をかけて繰り返すことができる必要とされます。いくつかのグループが非常に変動し、一貫性のない成果11-14ラット11で運動機能を評価するために、異なる刺激のアプローチと異なるテストを提案しました。これは、妥当性と相補性を予測する高で一連のテストを選択することが私たちを余儀なくされました。さらに、深部脳刺激条件下でのモータ結果の評価のために、試験は、ANIによって行うことができた好ましMALSは、刺激発生器にケーブルを介して接続されています。これらの目的のために、我々は足の使用の非対称性のための1つの試験や熟練到達するための1つの試験からなる当社の試験電池を設置しました。研究デザインは、 図1に示されています。 自発的な足の使用のために我々は、垂直探査中の足の使用のために広く使用されている試験であるShallert 15によって記述円筒試験を行いました。動物のいかなるトレーニングは必要ありません。より複雑な把持動作の評価のために我々はモントーヤ16に従って階段テストを確立しました。私たちのプロトコルはKloth 17に応じて変更されます。ラットを試験箱からペレットに到達するには12日間の期間のために訓練されています。トレーニング期間の後に試験を食べたペレットの数として記載成功率をカウントすることにより、複雑な把持動作を測定するために適用することができます。記事では、BEH階段ボックス内の詳細なトレーニングだけでなく、両方の性能を提示しますナイーブ、hemiparkinsonianと脳深部刺激条件の下でavioralテスト。

<table><tbody><tr><td>ふたなし階段ボックス</td><td>グラス・キール、ドイツ</td><td></td><td>カスタムメイド</td></tr><tr><td>シリンダーボックス</td><td>グラス・キール、ドイツ</td><td></td><td>カスタムメイド</td></tr><tr><td>ダストレス精密ペレット、45 mg</td><td>Bio Serv</td><td>F0021</td><td></td></tr></tbody></table>

hemiparkinsonianラットにおける脳深部刺激効果のモーターの成果を評価するための新しいアプローチ：階段室とシリンダーテスト

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

視床下核の脳深部刺激は、パーキンソン病のための有効な治療選択肢です。私たちの研究室では、hemiparkinsonian（一方的な病変）ラットで異なる神経刺激パターンをスクリーニングするためのプロトコルを確立しました。それは、右の内側前脳束に6-ヒドロキシドーパミン（6-OHDA）を注入視床下核への慢性刺激電極を移植し、ケーブルに結合した外部神経刺激の24時間の期間の終了時にモータの成果を評価することによって、一方的なパーキンソン病斑を作成で構成されてい。刺激は、定電流刺激を行いました。振幅は、副作用のために、個々の閾値を下回る20％に設定しました。モータアウトカム評価がShallertにし、モントーヤに応じて階段試験で到達業者の評価によって応じ円筒試験における自発的な足の使用の評価によって行われました。このプロトコルを詳細に階段ボックスの訓練を説明し、Cylinderテスト、ならびにhemiparkinsonianラットの両方での使用。階段テストは細かい運動技能障害のために、より敏感であるように思われると神経刺激の間に変化するより高い感度を示すため、両方のテストの使用が必要です。一方的なパーキンソンモデルと2行動試験の組み合わせは、標準化された方法で異なる刺激パラメータの評価を可能にします。

すべての動物は、ドーパミン作動性病変と電極の位置の両方の死後組織学的検査を受けました。 STN内部の正しい電極配置（ 図6）と完全なドーパミン作動性病変（&gt;黒質におけるドーパミン作動性ニューロンの90％の損失）と動物のみが結果セクション（ 図7）に含まれていました。 病変条件で円筒試験は、病変左足の使用は15.11パーセント（平均）に約50％（ナイーブ、健康なラット）から減少したことを示しました。パーキンソン病患者における標準プロトコルである24時間の刺激期間（パルス幅60マイクロ秒）以下の定期的な130 Hzの刺激の下で、足の使用は21.9％（ 図8）に増加しました。高い標準偏差にこの差は統計的に有意ではありません。 rearingsの数にはdifferenを示しませんでしたシャムと刺激条件が、このパラメータ間のCESは、ラットの活性の測定とし...

脳深部刺激療法(DBS)はパーキンソン病の効果的な治療選択肢です。私たちは、ラットの新規刺激パラダイムをスクリーニングするための研究デザインを確立しました。このプロトコルでは、DBS で治療された半パーキンソン病ラットの運動転帰評価のための階段試験とシリンダー試験の使用について説明しています。

Hemiparkinsonianラットにおける脳深部刺激効果のモーターの成果を評価するための新しいアプローチ：階段室とシリンダーテスト

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

この行動テストバッテリーの全体的な目的は、片側パーキンソン病モデルラットにおける前肢の使用不均衡を評価することです。この手法は、運動機能への影響や異なる刺激パターンなど、実験的深部脳刺激（DBS）分野における重要な課題の解決に寄ってくれます。この手法の主な利点は、シリンダーテストと階段テストが相補的であり、ケーブルを介して刺激を受けている動物に対しても両方を容易に適用できる点にあります。私の研究室のMilos Krstic博士が手順を実演します。活動の概日リズムによる差を避けるため、行動試験は常に一日の同じ時間帯に行ってください。シリンダーテストでは、まず高さ40 centimeter、直径19 centimeterの透明なプラスチック製ガラスシリンダーを0.1% acetic acid溶液で洗浄することから始めてください。十分に洗浄した後、シリンダーの後方に2枚のミラーを90度の角度で配置します。シリンダー内に動物を入れた際に足先が良好に観察できるよう、カメラをシリンダーの前に配置します。その後、ラットをシリンダーに入れます。動物が刺激発生器に接続されている場合は、ケーブルがねじれていないことを確認してください。次に、録画を開始し、実験の実際の日付とラットの個体識別番号を記載したカードをカメラに提示します。5分間の行動記録後、ラットをホームケージに戻します。次に、次のラットを走らせる前に、シリンダーを再度洗浄します。ビデオ内で、左前肢と右前肢が壁に接触した回数を数えます。また、ラットが前肢で体を支えているか、あるいは支えていない状態で、後肢で直立した回数も数えます。これらは「立ち上がり（rearings）」と呼ばれます。トレーニングの1日前には、ラットを階段装置とペレット報酬に慣れさせておきます。まず、0.1%酢酸でボックスを洗浄し、透明なプラスチック製の階段ボックスを準備します。ステアケースボックスは、底上げされたプラットフォームと、狭いコンパートメント内に2つの階段を備えた2室構造のボックスです。階段の左側のステップには左前肢でしか到達できず、右側のステップには右前肢でしか到達できないようになっています。これは市販の標準的なボックスですが、ケーブルを介してラットに刺激を与える場合は、蓋のない高いボックスを使用してください。次に、階段を取り外し、各段のウェルに45 mgのペレットを8個ずつ入れてください。その後、階段を戻し、さらに8個のペレットを高くなったプラットフォームの上に置いてください。次に、ラットをボックスに入れ、5分後にホームケージに戻します。プラットフォームから何個のペレットが食べられたかをスコア付けします。次のテストの前に、階段を洗浄し、ペレットを補充してください。獲得相は、3日間、1日1回実施してください。その後3日間、テストの自由選択相

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Research

JoVE Journal

Behavior

行動

このビデオは、右脳病変のある半パーキンソン病ラットの運動機能を評価するための階段テストを示しています。この病変はドーパミンシグナル伝達を妨害し、左足の制御を損ない、その結果、左階段により多くのペレットが残り、運動機能障害を示しています。...

半パーキンソン病ラットの運動機能評価のための階段試験

一般的にパーキンソン病と運動障害では、高感度かつ信頼性のある行動アッセイは小説潜在治療をテストするために不可欠です。ここでは、黒質線条体系への損傷の程度の差に敏感と前臨床研究のために有用であるマウスのために感覚テストの管理可能なバッテリーを記述します。...

パーキンソン病のマウスモデルにおける感覚運動機能の評価

げっ歯類における子宮頸部脊髄損傷後の前肢機能を評価するための3つの新たな行動試験（前肢ステップ交替、姿勢の不安定性試験、パスタハンドリング試験）に記載されている。...

新規タスクを使用した片側子宮頸SCI後前肢の機能を評価する：四肢ステップ交替、姿勢の不安定やパスタの取り扱い

適応深部脳刺激（のADB）は、症状の改善、パーキンソン病に対して有効であり、従来の深部脳刺激（CDBS）と比較して消費電力を低減する。 ADBSでは、リアルタイムで局所電場潜在バイオマーカー（ベータ振動振幅）を追跡し、刺激のタイミングを制御するために、これを使用しています。...

アダプティブ脳深部刺激とパーキンソン病の防除

皮質脊髄路、主要な感覚路の一つは、中枢神経系のための神経可塑性を誘導する治療法を試験するために、齧歯類脳幹に一方的に傷害することができる。この外科手術手順（「pyramidotomy」）と術後の評価は、このプロトコルに記載されている。...

神経可塑性を誘導する治療法の評価のためのラットの皮質脊髄路の片側Pyramidotomy

円筒試験の古典前肢非対称性解析を日常脳損傷や脳卒中後のラットにおける行動障害を評価するために使用されます。しかし、マウスでは、一貫した障害を検出することができません。この研究は、足·ドラッグ動作を定量化することは、マウスにおける脳損傷の、より敏感な分析であることを示しています。...

ポウ·ドラッグ：小説、マウスシリンダー試験の感度分析

ここでは、げっ歯類の正確なステッピングを定量化するためのプロトコルを提示します。皮質および脊椎中枢パターンジェネレータ信号は、閉塞した移動中に正確な足の配置に必要です。ここでは、正確なステップ行動を直接調べる新しい制約付き歩行タスクについて報告します。...

非対称遊歩道：非対称歩行研究のための新しい行動アッセイ

新規モデルにおける共病的なアルツハイマー病（AD）とストロークの状態を調べるために、3つの動作タスクは、モータ制御および認知行動の両方を評価することに記載されています。これらのタスクは、ビーム歩行タスク、シリンダータスクとモリス水迷路を含みます。...

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

現在の研究の目的はラットにおける運動障害の定量化を自動化します。初期評価モデルでは、運動野の皮質内微小電極注入によるモータ損失を評価します。開発と簡単に適応可能なシンプルで、すぐに利用できるソフトウェアのコーディングを使用して追跡アルゴリズムの使用について報告します。...

トラッキング システムは、単純なすぐに利用できるソフトウェアを使用して新規の単一の動物の運動機能

MPTP と運動機能を測定するシリンダーとオープン フィールド テストを使用して行動のアセスメントを用いたパーキンソン病のマウスモデルの確立について述べる。一例として L-DOPA を使用して、PD...

マウス MPTP 誘発パーキンソン病モデルにおける自発運動の行動評価

現在の研究では、機械学習を使用して、TgF344-ADラットを含むげっ歯類モデルの運動障害を調べるための細かい運動行動テストについて説明しています。...

神経変性疾患の前臨床モデルにおける関節運動学を研究するための微細運動課題

学ぶ 脳深部刺激の運動機能評価法。片側パーキンソン病ラットモデルで階段テストとシリンダーテストを用い、前肢使用非対称性を測定する行動学的アプローチ。この手法は刺激パターンのスクリーニングに有用である。

Hemiparkinsonianラットにおける脳深部刺激効果のモーターの成果を評価するための新しいアプローチ：階段室とシリンダーテスト

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