Summary
Tekorten in de fijne motoriek kan worden beoordeeld met de evenwichtsbalk te testen. De prestaties op de balk wordt gekwantificeerd door de snelheid waarmee de bundel is doorlopen en het aantal keren dat de muis glijdt op de balk.
Abstract
Hersenletsel, genetische manipulatie, en farmacologische behandelingen kunnen leiden tot veranderingen in motorische vaardigheden bij muizen. Fijne motorische coördinatie en evenwicht kan worden beoordeeld door de straal lopen test. Het doel van deze test is voor de muis om overeind te blijven en lopen over een verhoogde smalle bundel naar een veilige platform. Deze test vindt plaats gedurende 3 opeenvolgende dagen: 2 dagen training en 1 dag van het testen. De prestaties op de balk wordt gekwantificeerd door het meten van de tijd die nodig is voor de muis te doorkruisen de balk en het aantal poot glijdt die zich voordoen in het proces. Hier het verslag van het protocol dat gebruikt wordt in ons laboratorium, en de vertegenwoordiger van de resultaten van een cohort van C57BL / 6 muizen. Deze taak is vooral nuttig voor het detecteren van subtiele tekorten in de motoriek en het evenwicht dat niet kan worden gedetecteerd door andere motor tests, zoals de Rotarod.
Protocol
1. Dit protocol is gebaseerd op die van Southwell et. Al. (2009) en Carter et. al. (2001)..
- De bundel apparaat bestaat uit 1 meter balken met een vlak oppervlak van 12 mm of 6 mm breedte) rust 50 cm boven het tafelblad op twee palen. Een zwarte doos wordt geplaatst aan het eind van de balk als het eindpunt. (Multiplex en andere soorten hout voor de balken, palen, en de box is te vinden op de meeste hardware winkels). Nestmateriaal van thuis uit kooien is geplaatst in de zwarte doos om de muis te trekken naar de finish punt. Een lamp (met 60 watt gloeilamp) wordt gebruikt om licht te laten schijnen boven het startpunt en dient als een aversieve stimulus. De tijd om het centrum 80 cm kruis wordt gemeten door twee bewegingssensoren (gefabriceerd door Visopia): een op 0 cm dat een timer en een op 80 cm dat de timer stopt begint. Een nylon hangmat (die kan worden verkregen uit een lokaal weefsel op te slaan) is uitgerekt onder de balk, ~ 7,5 cm boven het tafelblad, op een kussen valt. Een video-camera is ingesteld op een statief om de prestaties op te nemen. De gebruikte apparatuur in deze demonstratie werd gebouwd op de site.
- Een cohort van ten minste 10 muizen voor elke voorwaarde wordt aanbevolen voor deze test. Muizen zijn gehuisvest als groepen, indien mogelijk, in een 12 uur licht (7u-negentien) / donker cyclus en gewend aan hun kooien in de gedrags-faciliteit voor minstens 2 weken voor het begin van de test. Ongeveer 10 minuten voor de training / testen, kan de muizen worden vervoerd naar de ruimte waarin de bundel apparaat.
- Op trainingsdagen dag, elke muis kruist de 12 mm balk 3 keer en dan de 6 mm balk 3 keer. Balken van een bredere breedtes (dat wil zeggen 28 mm) kan gebruikt worden voor muizen die niet in staat zijn om de smallere die kruis of voor grotere muizen. Muizen zijn geplaatst op het ene uiteinde van een balk en de tijd die nodig is om over te steken naar de ontsnapping box aan de andere kant (80 cm afstand) wordt gemeten door de beweging detectoren. De timer wordt gestart door de neus van de muis die in het centrum 80 cm, en stopte toen het dier bereikt het einde van de 80 cm. De muizen rest gedurende 10 min. in hun eigen kooien tussen de trainingen op de twee balken. Gedurende deze periode intertrial, kan nog eens 3-4 muizen worden opgeleid om efficiënt gebruik van tijd te maken. C57BL / 6 muizen meestal steken de balk met een minimale hoeveelheid stoppen of stagneert. Echter, wanneer zij kraam doen, snuiven of kijk rond zonder procedure naar voren, moet de onderzoeker aan te moedigen de muis om verder te gaan vooruit door porren, prikken, of duwen van achteren met gehandschoende vingers. Zodra de muizen zijn in de kluis, mogen zij enige tijd (~ 15 seconden) om daar te rusten voor de volgende proef. Na elke training worden de muizen direct terug naar hun huis kooien en teruggebracht naar hun huis kamer. Van de nota, kan de muizen stal meer als ze zijn over-opgeleid en worden ook vertrouwd met de taak en apparatuur. Aan de andere kant, kan de opleiding worden voortgezet voor extra dagen als de muizen nog steeds niet met succes doorlopen van de gehele lichtbundel na twee dagen van de opleiding. Als behandelingen worden toegepast op de muizen, moet een nulmeting van de prestaties voorafgaand worden verkregen aan de behandeling.
- Op de testdag worden alle tijden bij elke bundel steken opgenomen. Twee succesvolle proeven waarbij de muis niet kraam op de balk worden gemiddeld. Video-opnames kunnen worden gebruikt voor fijnere analyse van uitglijden en andere waarneembare motorische stoornissen. Een alternatieve manier om balk lopen te beoordelen is door een neurologische scoringssysteem 1,2, dat het onvermogen om de bundel kruis als een score van "1" en de mogelijkheid om de bundel normaal doorkruisen met beide poten op de balk oppervlak en minder dan de tarieven twee voet glijdt weg als een "7." Een slip is gedefinieerd als de voet komt van de bovenkant van de balk. In deze indexering systeem, zou een score van "3" komen overeen met het oversteken van de balk door te slepen ledematen. Een dier dat scoort een op de twee proeven niet is getest. Beschrijving van de prestaties op de balk met betrekking tot andere scores zijn te vinden in Feeney et al.., (1982) en Carter et al.., (2001).
- De balken en doos zijn ontdaan van de muis uitwerpselen en veegde met handdoeken gedrenkt met 70% ethanol en vervolgens met water voordat de volgende bundel wordt op het apparaat geplaatst.
2. Representatieve resultaten:
Figuur 1. Typische kruis tijden van mannelijke en vrouwelijke C57Bl6 op 6 mm en 12mm balken. Een cohort van 9 tot 11 week oud C57BL/6-NCRL WT muizen werden getest op beide bundels na 2 dagen van de opleiding. Gemiddelde tijden voor het overschrijden van de 12 mm balk waren 4,6 ± 0,4 sec voor de mannen (n = 14) en 3,3 ± 0,3 sec voor de vrouwen (n = 11). Keer op de 6 mm straal werden 6,8 ± 0,7 sec voor de mannen (n = 13) en 5,9 ± 0,5 sec voor vrouwen (n = 10) (fouten worden gerapporteerd als SEM).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Prestaties op de evenwichtsbalk is een nuttige maatregel van fijne coördinatie en evenwicht en is gevalideerd door eerdere werk. De bundel test kan detecteren motorische stoornissen als gevolg van leeftijd, het centrale zenuwstelsel syst `laesies, en genetische en farmacologische manipulaties bij jonge en oudere knaagdieren 2,3,4. Muizen met corticale invloed letsels vertonen vaak contralaterale uitglijden op de balk 5,6. De balk-test is ook gebruikt om de motorische vaardigheden van wild-type (WT) en de ziekte van Huntington (HD) muismodellen differentiëren in de tijd en verbeteringen in HD muizen met de behandeling 7,8 beoordelen. Een andere genetische muis-model waar motorische stoornissen werden gedetecteerd op de evenwichtsbalk zijn een muismodel van Sandhoff ziekte, een lysosomale stapelingsziekte 9. In het opsporen van motorische coördinatie tekorten veroorzaakt door benzodiazepinen, de bundel test was gevoeliger dan de Rotarod. Stanley (2005) bleek dat slechts een 30% GABA (A) receptor bezetting door diazepam of lorazepam was nodig om motorische stoornissen te observeren op de balk in vergelijking met meer dan 70% receptor bezetting voor tekorten op de Rotarod 10. Balken van smallere breedten kan gebruikt worden om nog meer subtiele verschillen te detecteren.
In deze studie, testten we een cohort van 9 tot 11 week oud C57BL/6-NCRL WT muizen op de 12 mm en 6 mm balken. Gemiddelde tijden voor het overschrijden van de 12 mm balk waren 4,6 ± 0,4 sec voor de mannen (n = 14) en 3,3 ± 0,3 sec voor de vrouwen (n = 11). Keer op de 6 mm straal werden 6,8 ± 0,7 sec voor de mannen (n = 13) en 5,9 ± 0,5 sec voor vrouwen (n = 10) (errorsare gerapporteerd als SEM). Er waren weinig glijdt en geen daalt met deze muizen op deze balken. In genetisch of farmacologisch gemanipuleerde dieren kan de glij-en valpartijen vaker voorkomen en kunnen worden gekwantificeerd. Verminderde muizen kunnen vast te klampen aan de kant van de bundel, die toeneemt hun tijd te steken. Het niveau van de activiteit kan verschillen, afhankelijk van de leeftijd en de spanning van de muizen. C57BL / 6 muizen zijn meestal actief zijn dieren 6.
Wijzigingen van deze test die moedigen de muizen om verder te gaan onder andere met behulp van een schuine balk in plaats van een horizontale een 2,4. De muizen kunnen ook worden geplaatst in de veilige platform voor een paar seconden om de bereidheid te verhogen om het doel te bereiken 2. Verstorende factoren voor de beoordeling van de motorische coördinatie het gebruik van de evenwichtsbalk zijn motivatie, en muizen die overtrainde kunnen gaan vervelen en niet willen meewerken. Als motorische stoornissen zijn gevonden, kunnen andere tests, inclusief footprint analyse van locomotorische lopen, gaas klimmen, zwemmen, paal klimmen, en de trap-test gebruikt worden om verder de tekorten 2,4 beoordelen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Experimenten op dieren werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen en voorschriften uiteengezet door de Caltech Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC) in te stellen.
Acknowledgments
Amber Southwell het opzetten van de apparatuur en de auteurs getraind in het gebruik ervan. De financiering werd verstrekt door een subsidie van de NINDS aan Paul Patterson.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Beams: 1-m strips of smooth wood with small, medium, and large square (i.e., 6, 12, and 28 mm wide) cross-sections | |||
| Support stand to hold up the start section of the raised beam (∼1.5-cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Goal box (20 cm on each side) mounted on a support stand (3 cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Hammock-∼7.5 cm above tabletop | |||
| 60-watt (W) desk lamp | |||
| Video camera, tripod, and blank video tapes | |||
| Ethanol, paper towels, cleaning materials |
References
- Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science. 217, 855-857 (1982).
- Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8, (2001).
- Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J Gerontol. 35, 364-370 (1980).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat Rev Neurosci. 10, 519-529 (2009).
- Fox, G. B., Fan, L., Levasseur, R. A., Faden, A. I. Sustained sensory/motor and cognitive deficits with neuronal apoptosis following controlled cortical impact brain injury in the mouse. J Neurotrauma. 15, 599-614 (1998).
- Buccafusco, J. J. Methods of behavioral analysis in neuroscience. , 2nd edn, CRC Press. (2009).
- Southwell, A. L., Ko, J., Patterson, P. H. Intrabody gene therapy ameliorates motor, cognitive, and neuropathological symptoms in multiple mouse models of Huntington's disease. J Neurosci. 29, 13589-13602 (2009).
- Carter, R. J. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
- Gulinello, M., Chen, F., Dobrenis, K. Early deficits in motor coordination and cognitive dysfunction in a mouse model of the neurodegenerative lysosomal storage disorder, Sandhoff disease. Behav Brain Res. 193, 315-319 (2008).
- Stanley, J. L. The mouse beam walking assay offers improved sensitivity over the mouse rotarod in determining motor coordination deficits induced by benzodiazepines. J Psychopharmacol. 19, 221-227 (2005).
