이 프로토콜은 다양한 연구 맥락에서 구현할 수 있는 효과적인 자발적 수레바퀴 달리기 모델을 설명합니다. 다른 자발적 달리기 모델과 달리, 이 방법은 개별 마우스의 달리기 지표를 추적하면서 격리 하우징을 피합니다.
방법 논문
이 프로토콜은 다양한 연구 맥락에서 구현할 수 있는 효과적인 자발적 수레바퀴 달리기 모델을 설명합니다. 다른 자발적 달리기 모델과 달리, 이 방법은 개별 마우스의 달리기 지표를 추적하면서 격리 하우징을 피합니다.
설치류의 VWR(Voluntary Wheel running)은 성능과 지구력을 평가하고 운동을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 적극적인 움직임을 유도하기 위해 혐오적 자극을 필요로 하는 다른 운동 패러다임과 달리, 바퀴 달리기는 자발적입니다. VWR은 일반적으로 마우스 홈 케이지 내부에 러닝 휠을 배치하는 것으로 구성됩니다. 그러나 운동 매개변수 분석은 일반적으로 마우스가 개별적으로 수용된 경우에만 수행될 수 있는 반면, 전반적인 케이지 효과는 마우스가 그룹 수용될 때 보고할 수 있습니다. 따라서 현재 모델은 실험자가 단일 수용 마우스에서 개별 운동 매개변수를 측정하는 것과 그룹 수용 마우스에서 그룹 효과를 측정하는 것 중에서 선택하도록 강요합니다. 연구 질문과 모델에 따라 이는 제한될 수 있습니다.
따라서 이 방법의 목표는 최소한의 격리로 개별 마우스의 실행 매개변수를 정량화하여 마우스 모델에서 VWR을 평가하는 프로토콜을 시연하는 것입니다. 장치 설계, 수술 전 준비 및 실험 설정에 대해 보고합니다. 이 VWR 모델을 사용한 6주간의 훈련 프로토콜 결과는 운동의 임상적 효과에 필적하는 공간 물체 인식 기억을 증가시키기에 충분한 자극을 제공한다는 것을 시사합니다. 이 간단하고 저렴한 모델은 바퀴 활동의 여러 측정에 대한 VWR의 영향에 대한 조사를 용이하게 하여 실험 결과를 제한하거나 영향을 미칠 수 있는 요인을 최소화합니다.
운동은 생리적, 심리적 건강에 유익한 영향을 미치고 수많은 질병의 병태 생리학을 향상시킬 수 있습니다1. 신체 활동은 건강 수명에 매우 중요하며, 세계보건기구(WHO)는 2020년에 신체 활동을 늘리면 심리적 장애를 포함한 수많은 질병의 위험이 감소한다고 보고했습니다2. 질병 예방 외에도 운동은 혈류를 자극하여 뇌 기능을 향상시킬 수 있습니다3, 특히 학습 및 기억의 핵심 뇌 영역인 해마4, 호르몬 조절5 및 뇌 유래 신경 영양 인자 수준 증가를 통한 시냅스 가소성6. 이러한 메커니즘을 통해 운동은 인지 기능과 기억력을 향상시킬 수 있습니다7,8,9. 엔돌핀 분비10, 코르티솔 감소11, 수면의 질 개선12, 신경 염증 억제13 등 운동이 촉진하는 추가적인 신경생물학적 메커니즘은 정신 건강을 지원합니다. 우리는 이전에
자발적인 운동이 수컷 및 암컷 마우스에서 만성 스트레스 및 불안과 같은 행동에 대한 회복력을 촉진할 수 있음을 보여주었습니다14. 신체 활동이 질병의 결과를 개선하고 정신 건강을 증진한다는 증거는 운동의 예방 및 치료 가능성에 대한 이해를 높이는 것을 포함하여 신체 활동을 장려하는 전략의 필요성을 강조합니다.
운동이 생물학적 기능에 미치는 영향을 연구하는 한 가지 방법은 설치류 운동 모델을 사용하는 것입니다. 이러한 모델은 심박출량을 증가시키고 운동 강도와 빈도에 따라 다양한 수준으로 젖산 생성을 유도하는 데 효과적입니다. 운동의 치료 효과를 연구하는 데 사용되는 일반적인 모델에는 수영, 트레드밀 훈련 및 고강도 인터벌 트레이닝15이 포함됩니다. 그러나 일부 모델의 단점은 비자발적이거나 강제적인 운동으로 스트레스가 많은 경험이 될 수 있습니다. 예를 들어, 생쥐가 모델 뇌허혈 손상에서 러닝머신 달리기를 받았을 때, 야외 테스트에서 불안과 같은 행동 증가, 코르티코스테론 수치 증가, 신경 손상 또는 사이토카인 수치 증가가 보고되었습니다16. 또는 VWR을 포함한 자발적 운동 모델은 잠재적으로 스트레스가 많은 경험을 피할 수 있으므로 설치류가 컨디셔닝이나 강화 없이 자유롭게 달릴 수 있습니다17. VWR은 일반적으로 4-5 마리의 마우스 또는 단일 하우스 마우스의 케이지를 수용하는 케이지의 러닝 휠에 대한 지속적인 액세스를 제공하여 수행됩니다. 따라서 VWR은 실험자의 부정적인 자극이나 직접적인 개입을 필요로 하지 않고 대처 메커니즘이나 농축 경험을 제공할 수 있기 때문에 스트레스가 없는 조건을 제공합니다18,19,20.
이 방법의 목표는 최소한의 격리로 개별 실행 메트릭을 추적할 수 있는 간단하고 저렴한 VWR 프로토콜을 제안하는 것입니다. 마우스는 장기간의 사회적 고립을 피하기 위해 그룹 하우스를 사용하며, 러닝 아레나에서 마우스를 하루 2시간 동안만 격리하여 개별 마우스에 대한 실행 매개변수를 기록합니다. 6주 동안 진행된 VWR 모델에 대한 세부 정보는 10대의 C57BL/6 마우스가 하루 2시간 동안 주행 휠에 접근할 수 있었고 10대의 C57BL/6 마우스는 잠긴 휠에 접근할 수 있었습니다. 그 결과, 이 VWR 프로토콜은 최소한의 격리로 개별 달리기 매개변수를 성공적으로 추적하고 공간 객체 인식 테스트(SORT)에서 해마 유도 공간 기억에 대한 운동의 유익한 효과를 중재할 수 있음을 확인했습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
모든 실험 절차는 로완 대학의 동물 보호 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 수컷 쥐의 체중은 20g에서 27g 사이였으며 연구 시작 시 생후 8-10주였습니다. 생쥐는 통제된 환경(12:12h 명/암 주기)에서 음식과 물에 대한 자유로움으로 접근하는 4개의 그룹으로 수용되었습니다.
1. 휠 설정

그림 1: 러닝 휠 장치 설정. (A) 바퀴 바깥쪽 가장자리의 반대쪽에 접착된 자석(빨간색 화살표). (B) 속도계의 검열관을 위한 무대로 사용되는 폼 보드(빨간색 화살표)로 만든 플랫폼. (C) 플랫폼에 있는 속도계의 검열관(빨간색 화살표) (D) 테이프 센서(빨간색 화살표) 및 최종 휠 설정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 장치 설정

그림 2: 장치 설정. (A) 폼 보드 절단 및 테이핑; (B) 4개의 사분면으로 분할된 방풍 장치; (C) 속도계 와이어가 벽에 테이프로 붙인 사분면 모서리에 배치된 하나의 바퀴. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 폭스바겐
참고: 속도계 메트릭 외에도 행동 추적 소프트웨어인 ANY-maze 행동 추적 시스템을 활용하여 추가 행동 추적 정보를 제공했습니다.
4. 정렬
참고: 5주간의 VWR이 끝날 무렵, SORT를 실시하여 발표된 프로토콜에 따라 운동이 해마 기능을 향상시키는지 여부를 테스트했습니다21.

5. 통계 분석
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 연구에서는 20마리의 C57BL/6 수컷 마우스를 6주 동안 운동 없음(NO-EX) 또는 운동(VWR)의 두 그룹 중 하나에 무작위로 할당했습니다. 개별 주행 매개변수는 속도계에 매일 기록되고 SEM± 아래에 표시되었습니다(그림 3A-C). 6주 동안 생쥐는 2주차에 가장 활동적이었으며, 이 기간 동안 2.25± 0.14km/h의 속도로 1.16± 0.25km의 거리를 이동하면서 평균 2,135.87초± 351.14초를 바퀴에서 보냈습니다. 대조적으로, 가장 낮은 VWR 매개변수는 6주차에 보고되었으며, 평균 시간은 1,136.48± 136.61초, 평균 거리는 0.56 ± 0.08km, 평균 속도는 2.21 ± 0.14km/h였습니다. VWR을 5주 동안 투여한 후, 생쥐는 SORT를 실시하여 운동이 해마 기능에 미치는 이점을 해석하는 데 있어 이 프로토콜의 효과를 테스트했습니다. SORT 결과는 천체의 새로운 위치에 대한 조사 시간이 26...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
연구자들은 자발적이고 강제 달리기 패러다임을 포함하여 설치류에 대한 신체 활동과 그 효과를 평가하기 위해 다양한 운동 패러다임을 사용합니다. 강제 운동 패러다임과 비교하여 VWR은 마우스가 더 낮은 강도로 자유롭게 달릴 수 있도록 하여 스트레스가 많은 조건을 최소화합니다22. 현재 연구자들은 개별 마우스를 단일 수용하여 운동 매개변수를 수집하거나 23,24,25,26,27,28,29,30,31을 집단 수용 마우스의 전체 케이지 운동 매개변수를 기록할 수 있습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| ANY-box 5-행동 테스트 시스템 | 도둑질 | 65000 | |
| https://stoeltingco.com/Neuroscience/ANY-box-Multi-Configuration-Behavior-Apparatus~9838 자전거 컴퓨터 자전거 유선 속도계 및 주행 거리계 | IPSXP | N/A | 거리, 시간, 속도를 측정하는 모든 유선 속도계는 작동할 수 있습니다 |
| . 투명 접착 보호 라이너 | Con-Tact 브랜드 | N/A | https://con-tactbrand.com/products/clear-cover%E2%84%A2-clear-matte?_pos=1&_fid=be2dc000c&_ss=c |
| GraphPad 프리즘 | |||
| 즉시 접착제 496 슈퍼 본더 | 록타이트 | S-24546 | https://www.uline.com/Product/Detail/S-24546/Adhesives-Glue-Epoxy/Loctite-Instant-Adhesive-496-Super-Bonder?pricode=WB0948&gadtype=pla&id= S-24546& gad_source=1& gclid=Cjw KCAjw68K4BhAuEiwAylp3klS0FN Ur-l_xKkue1NUmruDDV48QO5b2tVH W9Bc08s9eZKmedj-yxBoCgIEQAvD_BwE |
| Pro Mag 네오디뮴 자석 | 응용 자석 | ND018-6 | 다른 자석을 선택하는 경우, 검열관이 감지할 수 있을 만큼 충분히 강한지 확인하십시오. |
| 사일런트 스피너 소형 동물 운동 바퀴 (미니 11.4 cm) | Kaytee | SKU# 100079369 | https://www.kaytee.com/all-products/ 소형 동물/사일런트 스피너 휠 |
| 화이트 폼 보드 | Pacon | 5553 | https://pacon.com/foam-board-350/pacon-foam-board-20-x-30-white-10pkg-2.html |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청