뇌졸중과 알츠하이머 병의 유전자 변형 쥐 모델에서 모터 및 해마 종속 공간 학습 및 참조 메모리 평가

이러한 행동 테스트의 전반적인 목적은 알츠하이머병과 뇌졸중이 동반된 새로운 쥐 모델에서 운동 기능뿐만 아니라 공간 학습 및 기억 능력을 평가하는 것입니다. 이 방법은 뇌졸중과 알츠하이머병의 병리가 어떻게 상호작용하여 잠재적으로 운동 결손이 강화되고 인지 기능 저하가 가속화되는 표현형을 생성하는지와 같은 치매 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 기술의 주요 장점은 수행하기 쉽고 비용 효율적이며, 추후 시점에서 반복적인 테스트를 수행하기에 적합하면서 다양한 뇌 기능을 테스트할 수 있다는 점입니다.

이 기술의 함의는 뇌졸중 후 치매 예방으로 확장될 수 있는데, 이는 새로운 예방 화합물이 동반 행동 표현형을 개선할 수 있는 잠재력을 테스트할 수 있기 때문입니다. 먼저, 이전에 설치한 실린더 장치 아래에 거울을 45도 각도로 배치하십시오. 그런 다음 비디오 카메라를 삼각대에 고정하고 장치로부터 약 50cm 거리에 위치시키십시오.

거울에 비친 원통의 전체 직경이 카메라에 모두 보이는지 확인하십시오. 다음으로, 순화된 쥐를 선택하고 화이트보드에 동물의 번호와 추가 실험 정보를 기입하십시오. 이 보드를 거울 앞에 놓은 다음 비디오 카메라의 녹화 버튼을 누르십시오.

이어서 쥐의 꼬리 시작 부분을 잡아 실린더 안에 넣습니다. 그런 다음 장치의 뚜껑을 고정하고 화이트보드를 제거하여 거울을 더 이상 가리지 않게 합니다. 화이트보드를 제거한 후, 한 번의 시행에 해당하는 5분 동안 동물을 촬영합니다.

해당 시간이 종료되면 녹화를 중단하고, 쥐를 홈 케이지로 돌려보낸 뒤 실린더를 페이퍼 타월과 물로 닦아냅니다. 그 다음, 앞서 설명한 단계들을 두 번 더 반복하여 쥐당 총 3회의 시행을 완료합니다. 모든 쥐에 대한 데이터 수집이 완료되면, 카메라 파일을 비디오 편집 프로그램으로 가져와 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 네 다리의 접촉 횟수를 정량화합니다.

먼저, 검은색 벽 앞에 두 개의 선반 유닛을 약 100 centimeters 간격으로 배치합니다. 그런 다음, 테이프를 사용하여 미리 준비한 나무 보의 양 끝을 선반에 고정하여, 선반 사이에 지지되지 않는 나무 부분이 약 1 meter가 되도록 합니다. 다음으로, 스탠드 위에 비디오 카메라를 놓고 카메라가 보의 전체 길이를 촬영할 수 있도록 위치시킵니다.

빔 보행 훈련 세션을 마친 쥐를 선택하고, 해당 쥐의 번호와 추가 시험 정보를 화이트보드에 기록하십시오. 기록을 마친 후, 화이트보드를 빔 뒤쪽 벽에 테이프로 고정하십시오. 이어서 빔의 한쪽 끝에 동물의 홈 케이지와 환경 풍부화 튜브를 배치하십시오. 이는 쥐가 플랭크를 건넌 후 즉시 들어갈 수 있게 하여 동기를 부여하는 신호 역할을 합니다.

그런 다음 비디오 카메라의 녹화 버튼을 누릅니다. 직후에 쥐의 꼬리 기저부를 잡아 케이지와 튜브가 없는 빔의 반대쪽 끝에 놓습니다. 동물이 고정된 나무 위를 전체 길이만큼 성공적으로 가로지를 때까지 기록하며, 이 시점에서 해당 시행을 종료합니다.

쥐가 빔 중간에서 멈추면, 꼬리를 가볍게 건드려 이동을 유도하십시오. 동물이 과제를 완료하면, 홈 케이지를 빔의 반대쪽 끝으로 옮기십시오. 화이트보드의 시행 횟수를 변경하고 앞서 설명한 절차를 반복하십시오.

모든 동물의 실험 기록이 완료되면, 카메라 파일을 비디오 편집 프로그램으로 가져와 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 관련 단계, 사지 미끄러짐 및 추락 데이터를 분석하십시오. 먼저 빈 원형 풀의 중앙 위쪽에 비디오 카메라를 고정합니다. 그 다음, 풀의 가장자리를 따라 테이프를 붙여 탱크의 4분면을 지정하고, 이를 추적 소프트웨어 프로그램 내 탱크의 외곽선과 정확하게 일치시킵니다.

다음으로, 수조에 물을 36cm 깊이로 채운 후 액체가 불투명해질 때까지 무독성 검정색 페인트를 추가하여 수면 아래의 플랫폼이 보이지 않게 하고 흰색 쥐를 더 잘 관찰할 수 있도록 합니다. 수조 준비가 완료되면 주변을 빈 벽면으로 둘러쌉니다. 그런 다음 서로 다른 색상의 포스터 보드에서 네 가지 모양을 잘라 공간 단서를 준비합니다.

그 후, 북쪽, 남쪽, 동쪽 및 서쪽 수조 위치와 관련된 각 벽면에 도형을 하나씩 부착합니다. 공간 학습 실험을 수행하려면 수조의 남서쪽 사분면에 원형 플랫폼을 배치하십시오. 동반된 컴퓨터 프로그램에서 이 구조물이 해당 사분면의 지정된 플랫폼 영역과 일치하는지 확인하십시오.

쥐의 꼬리 시작 부분을 잡고 수조 벽면을 따라 지정된 시작 지점에 조심스럽게 놓습니다. 동물을 수조에 넣은 후, 즉시 시야에서 벗어나 다른 실험자에게 추적 소프트웨어를 시작하도록 신호를 보냅니다. 쥐가 플랫폼을 찾아 그 위로 올라갈 때까지 계속 수영하게 합니다.

그 시점에서 다른 연구자는 컴퓨터의 시험을 중단해야 합니다. 동물을 플랫폼 위에 30초 동안 머물게 하십시오. 만약 쥐가 정해진 시험 시간(여기서는 90초) 내에 플랫폼을 찾지 못하면, 동물을 해당 구조물로 안내하여 30초 동안 머물게 하십시오.

그 후, 쥐의 꼬리 기저부를 들어 올려 미로에서 꺼냅니다. 팔에 걸친 수건 위에 쥐를 올려둡니다. 이 절차를 각 동물당 3회 더 반복하며, 시행 간 간격은 20분으로 설정하여 각 쥐가 총 4회의 시행을 완료하도록 합니다.

공간 학습 실험이 완료되면, 프로브 시험(probe trials)을 시작하기 위해 풀에서 플랫폼을 제거하십시오. 소프트웨어에서 이전 플랫폼 위치가 남서쪽 사분면에 정의되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 쥐를 풀에 넣습니다.

수조 벽면을 따라 물속에 배치합니다. 이전과 마찬가지로, 즉시 동물의 시야에서 벗어나 다른 실험자에게 추적 소프트웨어를 시작하도록 지시하십시오. 30초의 탐색 시험이 끝나면, 동물의 꼬리 기저부를 잡아 수조에서 꺼낸 다음 수건이 깔린 팔 위에 올려놓습니다.

일주일 후에 이 절차를 반복합니다. 모든 동물에 대해 공간 학습 및 프로브 시험이 완료되면, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 데이터를 분석합니다. 실린더 장치를 통한 네 가지 사지 사용 데이터는 APP21 형질전환 쥐로부터 뇌졸중 유발 3일 전과 유발 후 7일 및 20일에 수집되었습니다.

동등한 사지 사용을 나타내는 값인 여기의 빨간색 선과 비교하여 표준화했을 때, 이 결과들은 동반 질환 쥐들이 통계적으로 사지 결손을 보이지 않음을 나타냅니다. 뇌졸중 유무와 관계없이 야생형 동물과 APP21 형질전환 쥐만으로도 유사한 결과가 얻어졌습니다. 하지만 동반 질환 동물들은 운동 기능과 관련된 이동 능력에서 차이를 보였습니다.

뇌졸중 유도 7일 전과 21일 후에 이 쥐들을 대상으로 수집한 빔 타스크(beam task) 데이터에 따르면, 다른 그룹에서는 관찰되지 않았지만 플랭크를 가로지르는 데 필요한 걸음 수가 유의미하게 증가한 것으로 나타났습니다. 모리스 수중 미로(Morris water maze) 결과 또한 동반 질환 동물들의 기억력 저하를 보여주는데, 이는 첫 번째와 두 번째 탐색 시험 사이에 플랫폼이 있던 풀의 사분면에 도달하는 데 걸리는 시간인 잠복기의 백분율 변화를 나타내는 이 그래프에서 확인할 수 있습니다. 여기서 뇌졸중을 앓은 APP21 쥐들은 두 번째 시험에서 표적 사분면에 진입하는 데 훨씬 더 많은 시간이 걸렸습니다.

이러한 차이는 형질전환 쥐 단독 또는 뇌졸중이 발생한 야생형 동물에서는 나타나지 않았습니다. 이는 동반 질환이 있는 동물이 장기 기억 결손을 가지고 있음을 나타냅니다. 이 절차를 수행할 때는 테스트 세션 전반에 걸쳐 모든 변수를 최대한 일관되게 유지하고 동물에게 스트레스가 없는 환경을 조성하는 것이 중요합니다.

이 영상을 시청한 후, 뇌졸중 후 치매 쥐 모델에서 운동 및 인지 능력을 평가하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.