허혈성 뇌졸중의 마우스 모델에서 감각 운동 피질 손상 후 보상 사지 사용과 운동 기능의 학습 행동 평가

이 실험 절차의 전반적인 목표는 뇌졸중 마우스 모델에서 보상적 사지 사용의 행동학적 영향을 평가하는 것입니다. 우선 쉐이핑(shaping) 과정 동안 마우스가 어느 사지로든 닿을 수 있게 하여 선호하는 도달 사지를 결정함으로써 이를 수행합니다. 두 번째 단계는 파스타 매트릭스 도달 과제에서 선호하는 도달 사지만을 훈련시켜 운동 기술을 확립하는 것입니다.

다음으로, 파스타 매트릭스 위에서 덜 영향을 받은 사지를 사용하도록 생쥐를 훈련시켜 보상적 사지 사용법을 교육합니다. 도달 과제는 선호하는 도달 사지의 반대측에 단측성 허혈성 손상을 입힌 후 4일 뒤에 시작합니다. 마지막 단계는 덜 영향을 받은 사지 훈련이 뇌졸중 영향 사지의 기능적 결과에 미치는 영향을 평가하는 것입니다.

최종적으로, 영향받은 사지의 기능적 결과 저하는 며칠간의 테스트 기간 동안 성공적인 도달 횟수가 감소하는 것으로 입증됩니다. 이 방법은 행동 중재가 기능적 결과에 미치는 영향이 무엇인지와 같은 뇌졸중 기초 연구의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 개인은 생쥐에게 이 고도의 숙련된 과제를 가르치는 데 필요한 시간과 인내심 때문에 어려움을 겪을 수 있습니다.

이 테스트의 장점은 다른 감각 운동 테스트보다 민감도가 높다는 것입니다. 마우스에서. 면도날을 사용하여 익히지 않은 CAPI 파스타 조각을 자르는 것으로 절차를 시작하십시오.

다음으로 파스타 조각들을 파스타 매트릭스에 배치합니다. 마우스가 도달 동작을 형성할 수 있도록, 전면에 파스타 매트릭스를 가득 채워 배치하고 바닥에 먹을 수 있는 파스타 조각 여러 개를 둔 상태에서 5~10분씩 총 3회 테스트 챔버에 적응시킵니다. 적응 훈련 때와 마찬가지로 마우스 앞에 파스타 매트릭스가 가득 찬 상태로 마우스를 테스트 챔버에 넣습니다.

각 사지로 도달한 횟수를 기록하고, 오른쪽 및 왼쪽 사지로 도달한 횟수를 각각 별도로 표시하십시오. 도달(reach)은 사지가 도달 개구부를 통해 확장되어 손목이 챔버의 평면을 벗어나고 네 발이 챔버 외부에서 보이게 되는 상태로 정의합니다. 쉐이핑 세션 동안에는 도달 동작이 파스타를 향하거나 파스타에 접촉할 필요는 없습니다.

마우스가 챔버 내에서 최대 10회 도달하거나 10분이 경과할 때까지 중 먼저 도달하는 조건으로 제한하십시오. 우선, 마우스의 도달 행동을 유도하기 위해 파스타 조각 여러 개를 도달 구멍 바로 안쪽 챔버에 위치시키고 유지하십시오.

마우스가 냄새를 맡거나 물어뜯는 등 관심을 보일 때 파스타 조각을 밖으로 끌어내어, 물러나는 파스타 조각을 따라가도록 유도합니다. 만약 마우스가 마른 파스타에 관심을 보이지 않는다면, 파스타 조각의 끝부분을 따뜻한 물이 담긴 작은 컵에 적셔 기호성을 높입니다. 쉐이핑 세션은 사지 선호도를 결정하는 데에도 사용됩니다.

마우스가 하루 도달 횟수의 최소 70%를 한쪽 팔로 수행할 때, 해당 팔을 선호하는 팔로 정의합니다. 마우스를 테스트 챔버에 넣고 앞에 매트릭스를 절반만 채워 배치합니다. 선호하는 팔의 반대측 매트릭스 영역만 채워 마우스가 선호하는 팔로만 도달하도록 훈련시킵니다.

훈련의 이 단계에서는, 덜 영향을 받은 쪽의 사지로 도달하려는 시도를 억제하기 위해 매트릭스에서 해당 사지에 해당하는 부분은 비워 둡니다. 마우스가 파스타 조각을 성공적으로 조준하고 부수는 법을 배울 수 있도록 1일 1회, 15분 또는 100회의 도달 훈련 세션을 실시합니다. 초기 훈련 세션 동안에는, 의도한 도달 목표의 뒤쪽과 수직 방향으로 다른 파스타 조각을 가볍게 잡아 매트릭스 내의 파스타 조각에 약간의 압력을 가합니다.

이 적은 양의 지지대는 얇은 파스타를 안정시키는 데 도움을 주며, 마우스가 잡기에 더 쉽습니다. 성공적인 도달을 위해서는 마우스가 개구부를 통해 손을 뻗어야 합니다. 파스타 조각을 잡고, 파스타 조각을 부러뜨려 매트릭스에서 제거하십시오.

최대 100회까지의 총 도달 횟수와 성공적으로 부러뜨린 파스타 조각의 수 및 위치를 기록하십시오. 이 절차에서, 선호하는 도달 팔의 반대측 운동 피질에 허혈성 손상을 입힌 후 4일 뒤부터 영향이 적은 쪽의 팔을 훈련시킵니다.

수술 전 도달 훈련과 마찬가지로, 1일 1회 15분 또는 100회의 도달 훈련 세션을 실시합니다. 영향이 적은 쪽 팔의 훈련 첫 주에는 파스타의 첫 번째 열을 제거합니다. 영향이 있는 쪽 팔의 초기 도달 시도가 성공하지 않도록 하기 위해, 절반만 채워진 매트릭스가 앞에 놓인 도달 챔버에 마우스를 배치합니다.

매트릭스에서 채워진 절반이 수술 전 채워졌던 쪽의 반대편이 되도록 하여, 마우스가 덜 영향을 받은 팔로 뻗도록 유도하십시오. 마우스가 도달 구멍을 통해 해당 팔을 뻗어 도달하도록 유도하여 덜 영향을 받은 팔의 사용을 독려하십시오. 훈련 초기 며칠 동안 마우스가 덜 영향을 받은 팔을 뻗으면, 도달 챔버 바닥에 작은 파스타 조각을 놓아주십시오.

도달 성공 여부와 관계없이, 덜 영향을 받은 팔로 시도한 도달 횟수만 총 100회의 도달 횟수에 포함하여 계산하십시오. 영향을 받은 팔로 몰래 시도한 동작은 총 도달 횟수에 포함하지 마십시오. 그 후, 덜 영향을 받은 팔의 훈련 첫 7일이 지나면 파스타의 가장 안쪽 수직 열을 매트릭스로 되돌려 놓으십시오. 덜 영향을 받은 팔의 보상적 사용이 뇌졸중 영향을 받은 팔의 기능적 회복에 미치는 영향을 결정하기 위해, 총 도달 횟수와 성공적으로 부러진 파스타 조각의 수 및 위치를 기록하십시오.

PMRT를 통해 환측 사지의 성능을 테스트합니다. 덜 영향을 받은 사지의 훈련을 실시한 후, 수술 전 훈련 절차와 동일한 방향으로 챔버 앞에 매트릭스를 배치하십시오.

이를 통해 마우스가 뇌졸중으로 영향받은 쪽의 팔로 도달하도록 강제하며, 총 도달 횟수와 성공적으로 부러뜨린 파스타 조각의 수 및 위치를 기록하여 뇌졸중 전의 수행 수준과 비교합니다. 여기에는 선호하는 팔의 반대편 감각 운동 피질에 편측성 허혈성 손상을 입히기 전후, 영향받은 팔을 사용한 마우스의 대표적인 도달 패턴이 나타나 있습니다. Anterior(전방)는 마우스의 앞쪽으로 더 멀리 위치한 파스타 조각을 나타내며, lateral(측방)은 마우스의 옆쪽으로 더 멀리 위치한 파스타 조각을 나타냅니다.

수술 후 훈련 기간 동안 환측 사지에서 나타나는 대표적인 패턴 변화가 여기에 제시되어 있습니다. 이 그래프는 편측성 감각 운동 피질 허혈성 손상 후 15일 동안 진행된 건측 사지의 PMRT 훈련이 환측 사지의 수행 능력에 어떠한 영향을 미치는지 보여주는 대표적인 예시로, 이는 환측 사지의 기능적 결과를 저해하고 성공적인 회복을 방해합니다. 이 절차를 수행할 때, 셰이핑(shaping) 단계에서 마우스가 너무 여러 번 도달하게 하여 과도하게 훈련되지 않도록 주의하는 것이 중요합니다.

그렇지 않으면, 학습 곡선이 이 테스트의 초기 학습 단계를 정확하게 반영하지 못할 것입니다. 이 절차를 따르십시오. 면역조직화학, 피질 매핑, 그리고 생체 내 영상화를 포함한 다른 방법들을 사용하여 행동 중재가 신경해부학에 미치는 영향에 관한 다른 질문들을 조사할 수 있습니다.