엘리베이터 수직 모션 및 관람대 회전을 사용하여 쥐의 수동 모션의 자율 및 행동 효과 평가

요약

프로토콜은 엘리베이터 수직 모션 및 관람수 회전을 사용하여 설치류의 수동 모션의 자율 및 행동 효과를 평가하기 위해 제공됩니다.

초록

이 연구의 전반적인 목표는 엘리베이터 수직 모션 및 관람수 회전 장치를 사용하여 설치류에서 수동 모션의 자율 및 행동 효과를 평가하는 것입니다. 이 검사는 자율 신경계의 무결성과 정상적인 기능을 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그들은 배변 계산, 오픈 필드 검사 및 균형 빔 횡단에 따라 정량적 측정에 결합된다. 이 분석의 이점은 그들의 단순성, 재현성 및 양적 행동 측정입니다. 이 해부학의 한계는 자율 반응이 비 전정 무질서의 epiphenomena일 수 있고 작동하는 전정 시스템이 요구된다는 것입니다. 멀미와 같은 장애의 검사는 이러한 검사의 상세한 절차에 의해 크게 도움이 될 것입니다.

서론

멀미 (MS) 비정상적인 visuo 전정 자극으로 인해 자율 반응에 이르게, 상복부 불편, 메스꺼움 및 구토 등의 증상을 유도^1. 현행 이론에 따르면, 멀미는 예빙선^4,5에서발생하는 바와 같이 환경의 예상 내부 모델과 다른 통합 운동 정보를 수신하여 감각 충돌 또는 신경 불일치로 인해 발생할 수 있다^2,3 또는 자세 불안정성. 멀미와 전정 자율 기능 분야에서 상당한 발전에도 불구하고^{6,7,8,9,10,11,12,}미래의 연구는 표준화 된 평가 프로토콜에 의해 지원 될 수 있습니다. 표준 수동 동작의 자율 적 효과를 평가하는 것은 멀미의 원인과 예방에 대한 조사에 크게 도움이될 것입니다. 이 연구의 전반적인 목표는 설치류에서 수동 운동의 자율 및 행동 효과를 평가하는 것입니다. 설치류와 같은 동물 모델은 멀미의 병인을 연구하는 데 사용할 수있는 쉬운 실험 조작 (예 : 수동 운동 및 제약) 및 행동 평가를 허용합니다. 여기에서는 수동 동작의 효과와 전정 기능의 무결성을 테스트하기 위한 자세한 배터리를 제시합니다.

본 연구는 수동 운동에 대한 자율 반응을 유도하는 두 가지 검문, 엘리베이터 수직 운동(EVM) 및 관람수 회전(FWR)을 자세히 설명합니다. 이 분석은 3개의 정량적 행동 측정값, 밸런스 빔(마우스 13 및 래트^{14, 15,16,17),}개방형 검사 및 배변 계수에 결합된다. EVM(파도에 부딪히는 배의 피치 및 롤과 유사)은 선형 가속도(즉, 수직 평면의 움직임에 반응하는 사쿠임)를 인코딩하는 이오스 감각 기관을 자극하여 전정 기능을 평가한다^18. FWR (원심 회전 또는 정현파 운동) 장치는 선형 가속도에 의해 이오스 기관을 자극하고 각 가속도에 의해 반원형 운하^19,20. 관람수/원심 회전 장치는 자율 평가에서 독특합니다. 현재까지 문헌에서 유일하게 유사한 장치는 비수직 축 회전(OVAR) 턴테이블이며, 이는 현관-안구 반사(VOR)^18,21,22,컨디셔닝 회피^{회피 23,24,}및 과중력^25,26,27의효과를 조사하는 데 사용된다. EVM 분석 및 FWR 장치 분석은 자율 반응으로 이끌어 내는 전정 자극을 유도합니다. 우리는 EVM과 FWR을 균형 빔, 배변 계수 및 오픈 필드 분석^28,29,30과같은 정량적 측정에 결합하여 견고하고 재현 가능한 결과를 보장합니다. 앞서 마우스 13 및 래트^{14, 15,16,17에}기재된 것과 유사하게, 밸런스 빔 분석기는 목표 말단에서 간단한 블랙박스 변형을 이용하여 두 개의 나무 발판 사이에 지면으로부터 0.75m 의 장부하의 1.0m 길이의 빔(finish)이다. 밸런스 빔은 불안(모호한 블랙박스)^14,17,외상성 상해^15,16,17,및 여기에 균형에 영향을 미치는 자율 반응을 평가하는 데 사용되어 왔다. 우리는 이전에 멀미 모델에서 자율 반응평가를 위해 배변계를 수행해 왔으며,^6,8,9,11을쉽게 수행하고 명백하게 평가할 수 있는 신뢰할 수 있는 정량적 측정이다. 오픈 필드 분석은 Ethovision^28,Bonsai^30,또는 Matlab^29의 간단한 비디오 분석을 사용하여 간단한 블랙 박스 오픈 필드 행동 평가를 사용하여 모션과 같은 동작을 정량화합니다. 현재 프로토콜에서는 이동한 총 거리를 사용하지만 여러 가지 패러다임(예: 신장, 이동 영역, 속도 등)이 존재한다는 점에 유의하십시오. ^28,29,30. 전체적으로, 이러한 절차는 예를들어 멀미^{6,7,8,9,10,11에서}수동 운동에 대한 자율 반응의 검사 및 평가를 위한 평가의 짧은 배터리를 형성한다. 본 실험은 다양한 동물 모델에 적응될 수 있다.

프로토콜

본 연구 및 절차는 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드에 따라 제 2 군사 의과 대학 (상하이, 중국)의 동물 실험에 대한 윤리위원회에 의해 승인되었다 (미국 국립 연구위원회, 1996).

1. 동물

1. 2개월(200-250 g)의 스프라그-다울리(SD) 쥐를 사용한다. 각 행동 분석에 대해 별도의 쥐 그룹을 사용합니다. 항상 별도의 대조군과 실험그룹을 사용한다.
   참고: EVM과 FWR의 두 가지 자율 테스트가 있었습니다. EVM은 총 96마리(4 x 3 x 8)에 대해 각각 8마리의 쥐와 함께 3개의 행동 해석(균형 빔, 배변 계수 및 개방 필드 =3)을 가진 대조군(=4)에 추가하여 3가지 조건을 가졌다. FWR은 총 48 마리의 쥐 (2 x 3 x 8)에 대해 각각 8 마리의 쥐와 함께 3 개의 행동 해석 (균형 빔, 배변 계수 및 개방 필드 = 3)을 가진 대조군 (= 2)에 추가로 한 가지 조건을 가졌다. 총 144마리의 쥐를 보고합니다.
2. 일정한 25 °C 온도 및 60 % - 70 % 습도에서 케이지 설치류.
3. 12 시간 /12 시간 빛 / 어두운 주기의 집 설치류는 음식과 식수 광고 리비텀에 액세스 할 수 있습니다.
   참고: 다음 프로토콜은 행동 실험이므로 쥐를 부드럽게 다루어야 합니다. 동물을 취급하는 것은 불안을 유발하지 않도록 몸과 후방 지지대와 양손으로해야합니다.
4. 어둠 속에서 실험(EVM 및 FWR) 및 평가 검정(균형 빔 및 개방 필드 평가)을 수행하여 시각적 신호를 최소화합니다.

2. 엘리베이터 수직 모션 장치

1. 완전한 어둠 속에서 엘리베이터 수직 동작 절차를 수행하여 시각적 신호를 최소화합니다.
2. 설치류를 플렉시글라스 상자(22.5cm x 26cm x 20cm)에 놓습니다. 여기에 플렉시 글라스 상자는 네 설치류 (주문 제작 장치)를 수용 할 수 있습니다.
3. 설치류가 떨어지는 것을 방지하기 위해 상자를 닫고 단단히 닫아야합니다. 플렉시 글라스 박스를 엘리베이터 수직 모션 장치(맞춤형 장치)의 엘리베이터 패드에 놓습니다.
4. 엘리베이터 수직 모션 장치를 가장 낮은 설정으로 켜고 적응합니다.
5. 진폭을 중립에서 22cm 위로, 아래로 22cm로 설정합니다. 다음과 같이 엘리베이터 수직 모션을 점진적으로 변경합니다.
   1. 초기 기간을 5분 동안 2,500ms, 5분 동안 2,000ms, 5분 동안 1,500ms로 설정합니다.
   2. 2 시간 동안 1000 ms의 테스트 기간을 사용합니다.
   3. 5 분 동안 1500 ms, 5 분 동안 2000 ms, 5 분 동안 2500 ms의 기간을 사용하여 역으로 장치를 느리게합니다.

3. 관람대 회전 장치

1. 관람석 회전 장치 설정
   1. 플렉시 유리 용기 (22.5 cm x 26cm x 20cm)를 나무 벤치 (맞춤형 장치)에 놓습니다.
   2. 설치류를 대관람차의 수평 회전 막대에 수직으로 몸체의 긴 축을 가진 플렉시 유리 용기에 놓습니다 (맞춤형 장치).
      참고 : 수평 막대에 수직으로 몸을 배치하면 회전 중에 이보다 나위 기관 (전방 후방 및 수직 방향)의 자극을 보장합니다.
   3. 플렉시 유리 상자를 단단히 닫습니다.
   4. 대관람차 회전 장치의 두 번째 팔에 수평 회전 막대에 수직으로 몸체의 긴 축을 가진 플렉시 유리 용기에 설치류의 두 번째 세트를 배치합니다. 대관람차의 균형을 맞추기 위해 질량이 비슷한 두 번째 설치류 세트를 사용합니다.
   5. 플렉시 글라스 박스를 단단히 닫고 관람석 회전 장치에 놓습니다.
2. 관람석 회전 절차
   1. 완전한 어둠 속에서 관람수 회전 절차를 수행하여 시각적 신호를 최소화합니다.
   2. 16°/s^2에서 시계 방향으로 회전하는 관람차를 시작하여 120°s의 각 속도에 도달한 다음 48°s^2에서 감속하여 0°s에 도달합니다. 1초 를 일시 중지한 후, 용기가 위와 같은 방식으로 시계 반대 방향으로 계속 회전하게 합니다(16°/s^2에서 가속하여 120°/s의 각도에 도달한 다음 48°/s^2에서 감속하여 0°s에 도달하게 함). 시계 방향-일시 정지-시계 반대 방향 주기는 초기 위치에 도달하려면 약 10초가 필요합니다.
   3. 약 720회 회전동안 세션당 2시간 동안 시계 반대 방향으로 회전을 계속합니다.

4. EVM 및 FWR 평가

참고: 관람차 회전 장치 및 엘리베이터 수직 모션의 평가는 밸런스 빔 테스트, 배변 계수 및 개방 필드 검사의 세 가지 절차에 의해 수행됩니다. 동일한 절차는 엘리베이터 수직 모션을 평가하는 데 사용됩니다. 이러한 평가 절차는 관람석 회전 또는 엘리베이터 수직 이동 후 가능한 한 빨리 수행해야합니다.

1. 밸런스 빔
   1. 밸런스 빔 설정
      1. 밸런스 빔^10,11,12를 실험장에 2개의 나무 발판(높이 약 0.75m)을 배치하여 약 110cm 간격으로 설정한다.
      2. 검은 색 플라스틱 상자 (15cm x 15cm x 8cm)를 마무리 의자에 놓습니다.
      3. 두 대변 사이에 좁은 나무 빔(2.5cm x 130cm)을 놓고, 발판 가장자리 사이에 100cm 거리를 두고, 시작 대변에서 마무리 대변까지.
         참고 : 검은 색 플라스틱 상자의 입구는 100cm의 결승선에 있어야합니다.
      4. 시작 대변에 램프를 놓습니다. 램프를 켭니다.
      5. 방 조명을 끄고 방이 가능한 한 어두워지도록 하십시오. 이렇게 하면 설치류가 조명이 있는 영역에서 가려진 영역까지 밸런스 빔의 방향을 따릅니다.
   2. 빔 절차 균형
      참고: 밸런스 빔의 모터 조정 분석은 높은 나무 빔을 통과하는 데 걸린 시간을 측정하여 평가됩니다.
      1. 밸런스^{빔(10)에서}안정적인 성능을 달성하기 위해 시험 기간 전에 3일 연속으로 각 설치류를 매일 훈련한다. 조명 이 같은 구석에 있는 빔에 쥐를 소개하고 빔을 가로지르도록 유도하여 훈련합니다. 결국 쥐는 자신의 의지를 교차합니다. 본 프로토콜에서 랫트는 3.6±0.9초가 걸렸다.
         참고 : 일부 설치류는 훈련 중에 안정적인 성능을 달성하지 못하며 제외해야합니다. 일부 설치류는 작업을 수행하지 않는 반면 다른 설치류는 빔을 건너는 동기가 부족합니다. 안정적인 성능은 4초 미만의 교차 시간의 2회 연속 시험 기간이었습니다. 쥐가 훈련 또는 평가 도중 떨어지는 경우에 그것은 쥐 '가을'로 분류되어야 하고 추가 평가되지 않아야 합니다.
      2. 실제 절차의 경우, 훈련된 설치류를 조명 근처의 시작 대변에 놓고 스톱워치에서 시작을 동시에 누릅니다. 설치류는 균형 빔을 빠르게 교차하고 마무리 대변의 블랙 박스에 들어가야합니다.
      3. 설치류가 제자리에 있으면 스톱워치에서 시작하고 코가 마감 대변의 어두운 상자에 들어가면 정지를 누릅니다. 빔을 통과하는 시간은 시작 대변에서 발판을 완성하는 시간입니다.
         참고: 설치류가 훈련을 받으면 평가 전에 멀미 를 유발하는 것과 같은 개입이나 조작을 수행할 수 있습니다. 또한 마지막 학습 세션을 통과하는 시간을 사용하여 개입하기 전에 기준선 측정을 얻을 수도 있습니다.
2. 배변 계수
   1. 관람차 테스트 기간 이후에 4개의 설치류가 들어 있는 플렉시유리 용기를 벤치에 놓습니다.
   2. 설치류를 제거하고 개별 오픈 필드 상자 (아래)에 놓습니다.
   3. 각 설치류에 기인하는 플렉시 유리 상자에 대변 펠릿의 수를 계산합니다.
      참고: 엘리베이터 수직 모션을 진행하기 전에 대변 펠릿을 계산하여 엘리베이터 모션 후 평가와 비교하기 위해 기준선 측정을 얻을 수 있습니다.
3. 오픈 필드 시험
   1. 설치류를 오픈 필드 박스(40cm x 40cm x 45cm)에 놓습니다.
   2. 3 분^28,29,30에대한 IR 비디오 카메라를 사용하여 열린 필드 동작을 기록합니다.
   3. 이동한 총 거리를 결정합니다.
      참고 : 엘리베이터 수직 운동 전에 설치류를 열린 필드 상자에 두지 않는 것이 매우 중요합니다. 환경은 설치류에 참신해야합니다. 따라서 필드 검사를 위해 기준선 측정을 수행해서는 안 됩니다.

결과

그림 2는 가로로 이동한 시간의 대표적인 밸런스 빔 결과를 보여 줍니다. 쥐는 밸런스^{빔(10)에서}안정적인 성능을 달성하기 위해 3일 연속 훈련을 받았다. 후속 일, 랫트는 균형 빔 성능을 평가하였다. 그림의 y축에서 설치류가 관람차, 엘리베이터 수직 모션 및 데모 를 위해 제어 그룹의 밸런스 빔을 통과하는 데 걸린 시간(초)이 있습니다.

그림 3은 대표적인 배변 수 결과를 보여 줍니다. 엘리베이터 수직 모션의 경우, 쥐는 정적 그룹이라고 하는 제어 그룹 외에 0.8Hz, 0.4Hz 및 0.2Hz 수직 모션의 세 가지 회전 그룹 중 하나에 속했습니다. 우리의 운동 기간에 대한 동등성은 다음과 같습니다 : 주파수 = 0.8Hz = 1/0.8 = 0.1250s = 1250 ms, 주파수 = 0.4Hz = 1/0.4 = 0.2500s = ...

토론

본 연구는 엘리베이터 수직 모션 및 관람수 회전을 사용하여 설치류의 수동 모션에 대한 자율 반응평가를 설명합니다. 이러한 장비 및 절차는 다른 설치류에 쉽게 채택될 수 있고 약리학적인 도전 또는 외과 적 개입에서와 같은 다른 상황에서 전정 기능을 확인하기 위하여 존재하는 분석의 몇몇 수정이 존재합니다. 전정 자극에 의해 유도된 MS에 있는 연구는 환경의 예상된 내부 모형과 다른 시각적 정보를 수신해서 기인한 감각 충돌 또는 신경^{불일치가 2,3} 상복부 불편, 구역질 및 구토 및 구토 와 같은 현상을 유도하는 자율 반응으로 이끌어 낸다는 이론으로 이끌어 냈습니다^1. 또 다른 이론은 야윙 선박^4,5에서발생하는 것처럼 자세 불안정성이 자율 반응을 유도한다고 설명했습니다. 이러한 중요한 ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
엘리베이터 수직 모션 장치	맞춤형		엘리베이터 원하는 사양의 수직 모션 장치
Ethovision	Noldus 정보 기술		비디오 추적 소프트웨어
관람차 회전 장치	맞춤형		관람차 회전 장치 원하는 사양의
라텍스, 폴리비닐 또는 니트릴 장갑	AMMEX		파우더되지 않은 장갑 사용 8-mil
오픈 필드 상자	IR 카메라가 있는 맞춤형 어둡게 된 플렉시 유리 상자