개선 된 쥐 훈련 성능을위한 혁신적인 실행 휠 기반 메커니즘

이 절차의 전반적인 목표는 포지셔닝 러닝 휠을 사용하여 쥐의 허혈성 뇌졸중 예방을 위한 효과적인 운동 활동량을 정량화하는 것입니다. 이 방법은 뇌졸중 예방과 관련된 소동물 의학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 쥐의 허혈성 뇌졸중 예방에 사용할 수 있는 매우 효과적인 러닝 휠 시스템을 제시한다는 점입니다.

중대뇌동맥 협착 결과에서 제안된 PRW 시스템이 기존의 트레드밀 시스템보다 우수한 성능을 보였으므로, 이 기술은 뇌졸중 예방의 효과를 높이는 데 기여할 수 있습니다. 이 방법은 뇌졸중 예방에 대한 통찰을 제공할 뿐만 아니라 알츠하이머병과 같은 다른 질환 모델에도 적용 가능합니다. 해당 절차의 시연은 저희 실험실의 기술진인 Ling-Yu Tang과 Chung-Ham Wang이 진행하겠습니다.

지름 55 cm, 너비 15 cm의 투명 아크릴 러닝 휠을 준비합니다. 쥐가 드나들 수 있도록 러닝 휠의 한쪽 면에 4분의 1 원형의 개구부를 만듭니다. 그런 다음, 아크릴 휠 내부에 고마찰 고무 트랙 층을 부착합니다.

다음으로, 베어링이 달린 철봉을 러닝 휠에 연결합니다. 그런 다음, 러닝 휠 양쪽에 두 개의 아크릴 삼각형 기둥을 배치하여 지지 프레임으로 사용합니다. 나사를 사용하여 1 mm 두께의 반원형 투명 아크릴 시트를 두 삼각형 기둥의 외측면에 부착합니다.

아크릴 판이 러닝 휠의 각 측면에서 약 3cm 떨어져 있는지 확인하십시오. 이 판을 사용하여 적외선 센서의 위치를 잡습니다. 이를 위해 각 아크릴 판에 45도 간격으로 미리 구멍을 뚫어 놓으십시오. 그런 다음, 적외선 센서와 동일한 크기의 구멍을 만듭니다.

러닝 휠을 작동시키기 위해 브러시리스 DC 모터와 모터 드라이버를 사용합니다. 직경 10 centimeters의 고무 디스크를 모터의 중앙축에 장착합니다. 철제 프레임과 스프링을 사용하여 모터를 지지하고, 모터의 중앙축에 연결된 고무 디스크를 러닝 휠의 바깥쪽에 연결합니다.

다음으로, 마이크로컨트롤러를 사용하여 고무 디스크를 회전시키고, 러닝 휠의 회전을 관찰합니다. 그 후, 0도에서 135도 사이의 구간에 한쪽 면에는 4개의 적외선 발광 다이오드를, 반대쪽 면에는 그에 대응하는 4개의 적외선 수신기를 순차적으로 장착합니다. 마지막으로, 두 개의 아크릴 판에 장착된 4쌍의 적외선 센서를 단심 케이블을 사용하여 마이크로컨트롤러의 일반 핀에 연결함으로써 위치-러닝 휠 시스템을 구성합니다.

3주간의 훈련 운동을 시작하기 3일 전, 러닝휠을 수동으로 조작하여 쥐가 러닝 환경에 익숙해지도록 합니다. 수동 조작 훈련 동안, 쥐가 속도를 따라오지 못할 때까지 러닝 속도를 점진적으로 가속합니다. 쥐가 속도를 맞추지 못하게 되면, 다시 안정적인 러닝 페이스를 회복할 때까지 속도를 줄인 후, 쥐의 속도가 20 meters per minute에 도달할 때까지 다시 점진적으로 속도를 높입니다.

3일 후, 매주 마이크로컨트롤러의 시작 버튼을 눌러 3주간의 운동 훈련을 시작합니다. 훈련 모델에 따라 쥐는 1주 차에 20 m/min의 속도로 30분 동안, 2주 차에 30 m/min의 속도로 30분 동안, 그리고 3주 차에 30 m/min의 속도로 60분 동안 달리게 됩니다. 유효 운동 영역으로 정의된 0도에서 135도 사이의 일정한 러닝 상태를 유지하도록 합니다. 수술 전날과 수술 후 7일 동안 매일, 모든 뇌졸중 유도 쥐의 신경학적 중증도 점수를 통해 행동 성능 평가를 시작하십시오.

다음으로, 경사면을 사용하여 쥐의 사지 강도를 측정합니다. 이를 위해 매일 쥐를 경사 등반 장치 위에 올려두어, 테스트 시작 일주일 전부터 쥐를 장치와 테스트 조건에 적응시킵니다. 테스트 중에는 쥐의 체축이 경사면의 세로축과 일치하도록 장치의 상단에 배치합니다.

쥐가 25도로 설정된 경사면의 고무 리브 표면 경사를 따라 유지하도록 합니다. 스테퍼 모터와 연결된 볼 스크류를 사용하여 각도를 동적으로 증가시켜 쥐가 경사면을 유지할 수 있는 최대 각도를 결정합니다. 쥐가 더 이상 버티지 못하고 미끄러지는 사건이 감지될 때까지 경사면의 각도를 점진적으로 높입니다.

마지막으로, 두 명의 숙련되지 않은 관찰자가 모든 행동 테스트를 독립적으로 검토하고 점수를 매기도록 합니다. 본 연구는 뇌졸중 예방 훈련에서 효과적인 운동 활동을 정량화하기 위한 과학적 접근법을 제시하였으며, 신경학적 중증도 점수인 M-N-S-S를 사용하여 제안된 방법을 검증하였습니다. 이러한 결과는 모든 운동군과 대조군 사이에 유의미한 차이가 있음을 보여주며, 이는 운동이 뇌졸중 예방에 도움이 된다는 것을 나타냅니다.

PRW 그룹은 운동 그룹 중에서 가장 낮은 점수를 기록하여, 다른 훈련 시스템보다 우수한 신경 보호 메커니즘을 보여주었습니다. 또한, PRW 그룹은 대조군보다 훨씬 작은 경색 부피를 나타냈으며, 모든 운동 그룹 중 가장 낮은 순위를 기록하여 뇌졸중 예방에 대한 PRW의 현저한 효과를 입증하였습니다. 이 기술은 적절하게 수행될 경우 16시간 이내에 완료될 수 있습니다.

이 절차를 수행할 때는 실제 속도, 시간 및 위치를 상세히 파악하기 위해 결과와 지표에 의존하고 이를 따르는 것이 중요합니다. 본 절차 이후에는 안정적인 학습에 관한 추가적인 의문을 해결하기 위해 전통적인 전동 런닝 휠과 같은 다른 방법들을 수행할 수 있습니다. 이 기술은 개발 이후 운동 생리학 분야의 연구자들이 쥐를 이용한 예방 의학을 탐구할 수 있는 길을 열어주었습니다.

이 영상을 시청하고 나면, 쥐의 허혈성 뇌졸중 예방을 위해 매우 효율적인 러닝 휠 시스템을 구축하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.