Kwantificeren Cognitieve Vermindert Veroorzaakt door Cranial Radiotherapie

Het algemene doel van deze procedure is om gedragsmatige en cognitieve veranderingen te kwantificeren die zijn geïnduceerd door craniale bestraling. De eerste stap is het testen van het op de hippocampus gebaseerde ruimtelijke herkenningsgeheugen met de novel place recognition task. Vervolgens worden angstniveaus beoordeeld met de elevated plus maze task, wordt de angstgebaseerde geheugenvorming gemeten met de hippocampus- en amygdala-afhankelijke contextual fear conditioning task, en wordt tot slot de amygdala-afhankelijke cued fear conditioning task gemeten.

De laatste stap is het uitvoeren van de Maurice Water Maze-taak om het ruimtelijk leren, het ruimtelijk geheugen en het vermogen tot omgekeerd leren te beoordelen. Uiteindelijk detecteert dit protocol veranderingen in de stemming, het ruimtelijke en niet-ruimtelijke leren en geheugen, evenals eventuele sensorimotorische verstoringen veroorzaakt door craniale bestraling. Deze methode kan inzicht bieden in de effecten van craniale bestraling op het gedrag en de cognitie.

Het kan ook worden toegepast in andere situaties waarin cognitie is aangetast als een ongewenst neveneffect van een andere therapie, zoals in het geval van 'chemo brain' of door chemotherapie geïnduceerde leer- en geheugenstoornissen. Personen die nieuw zijn met deze methode zullen moeite hebben vanwege de tijdrovende aard van het opzetten en optimaliseren van de apparatuur. De interpretatie van de bevindingen kan moeilijk zijn als de experimentele procedures niet strikt worden gecontroleerd, en variatie in de gegevens maakt het lastig om verschillen tussen controle- en experimentele groepen te detecteren.

Een visuele demonstratie van deze methodologieën is essentieel, zodat de lezer de subtiliteiten in de organisatie of de experimentele ruimtes waarin de cognitieve tests worden uitgevoerd, evenals de specifieke gehanteerde procedures, kan begrijpen. Om een consistente behandeling van de dieren te garanderen, begint de familiarisatiefase met het grondig schoonmaken van de testomgeving: reinig twee identieke plastic blokken met 70% ethanol en plaats deze op specifieke posities binnen de arena. Plaats het dier in het midden van de arena en laat het vrij verkennen.

Gedurende vijf minuten worden de exploratieve gedragingen gescoord. Met behulp van een geautomatiseerd trackingsysteem wordt exploratie gedefinieerd als de neus van een dier die zich binnen een straal van vier centimeter bevindt en is gericht op de blokken. Wanneer de tijd is verstreken, wordt het dier gedurende nog eens vijf minuten in een holdingkooi geplaatst.

Maak tijdens deze tijd de testarena schoon met 70% ethanol. Plaats één identieke kopie van de blokken op dezelfde ruimtelijke positie als tijdens de familiarisatiefase en één op een nieuwe ruimtelijke positie. Introduceer het dier na het vertragingsinterval van vijf minuten opnieuw in de testarena's voor een testfase van vijf minuten en laat ze drie minuten lang vrij verkennen.

Indien de ruimtelijke schikking van de blokken uit de gewenningsfase is onthouden, zal de rat meer tijd besteden aan het verkennen van het blok op de nieuwe ruimtelijke locatie. De volgende dag worden de dieren opnieuw in de arena geplaatst. Voor een testfase van 24 uur blijft opnieuw één blok in een bekende positie staan, terwijl een ander blok zich op een nieuwe locatie bevindt.

Ten eerste plaatst u het dier in het midden van de arena en registreert u de exploratie gedurende drie minuten. Het verhoogde plusdoolhof meet angstniveaus bij knaagdieren. Zorg ervoor dat het doolhof grondig is gereinigd vóór het testen.

Plaats ter begin het dier in het centrale gedeelte van het doolhof, met de kop gericht naar de open arm, weg van de experimentator, en laat het dier vijf minuten lang verkennen. Het aantal betredingen en de tijd die in de open en gesloten armen wordt doorgebracht, worden bijgehouden met behulp van geautomatiseerde trackingsoftware. Als een rat uit het doolhof valt, plaats deze dan snel terug op een open arm en noteer dit incident.

Note ook elk bevriezingsgedrag samen met alle mogelijke oorzaken. Angstconditionering is een gedragsparadigma waarbij dieren leren een voorheen neutrale stimulus te vrezen. Door deze op de eerste dag te koppelen aan een schadelijke stimulus, plaatst u het dier in een grondig gereinigde kamer.

Start de trainingsproef, die uit drie fasen bestaat. De eerste is een baselinefase van vijf minuten waarin geen schok of toon wordt toegediend; tijdens de trainingsfase worden meerdere toon-schokkoppelingen gepresenteerd over een periode van vijf minuten. Ten slotte krijgt het dier tijdens de post-trainingsfase nogmaals vijf minuten.

In afwezigheid van een schok of toon wordt het percentage tijd dat elk dier bevriest gemeten gedurende de laatste 60 seconden van de baselinefase en de laatste 60 seconden van de post-trainingsfase. Plaats het dier 24 uur later opnieuw in de kamer voor een contextuele test van vijf minuten en registreer het percentage tijd dat wordt doorgebracht met bevriezen één uur na de test. Verwijder in de bekende context de roosterbodem, voeg panelen toe aan de buitenkant van de kamer en maak schoon met een geurend huishoudelijk schoonmaakmiddel.

Om te testen op cued fear conditioning, plaatst u het dier in de nieuwe context en registreert u het freezing-gedrag in de aanwezigheid en afwezigheid van de toon die eerder was gekoppeld aan de schadelijke stimulus. De Morris Water Maze is een test voor ruimtelijk leren waarbij gebruik wordt gemaakt van distale cues om een ondergedompeld ontsnappingsplatform te lokaliseren in een groot bassin met ondoorzichtig water; de taak wordt over acht dagen uitgevoerd en bestaat uit vier fasen: de queue-test, acquisitie, een probe-test van 24 uur en een reversal learning-test.

Om de geplande test te beginnen, plaatst u een duidelijk zwart-witte vlag in het midden van het platform, zodat de ontsnappingslocatie voor het dier duidelijk is. Plaats het dier voor elke CUD-testronde op een andere, vooraf bepaalde startlocatie aan de rand van het bassin en verplaats het platform naar een ander kwadrant. Geef het dier bij elk van de vier ronden 30 seconden de tijd om het ontsnappingsplatform te vinden.

Als de maximale tijd is bereikt, worden de dieren handmatig naar het platform geleid. Laat het dier 20 seconden op het platform blijven voordat het in een verwarmde kooi wordt geplaatst. Begin de volgende dag met de acquisitiefase, bestaande uit vier trials per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen.

Tijdens deze fase blijft het verborgen platform op dezelfde locatie en leren de dieren ernaartoe te navigeren. Plaats het dier, gebruikmakend van distale aanwijzingen in de ruimte, in het bad bij een ander vooraf bepaald startpunt. Registreer voor elke trial de gemiddelde latentietijd om het platform te vinden en de afgelegde weg als maatstaven voor ruimtelijk leren.

Indien het dier niet binnen de maximale zwemtijd van 60 seconden is ontsnapt, wordt het handmatig naar het platform geleid en mag het daar 20 seconden blijven. 24 uur na de laatste trainingssessie wordt een 62e probe-trial uitgevoerd waarbij het platform is verwijderd om de voorkeur van het dier voor het kwadrant te bepalen waarin het platform zich voorheen bevond. Na deze probe-trial wordt het platform in hetzelfde kwadrant teruggeplaatst en worden er drie aanvullende acquisitietrials uitgevoerd voor de Reversal Learning-test.

Verplaats op dag acht het platform naar een nieuwe locatie. Introduceer het dier in het bassin en meet de hoeveelheid tijd die wordt besteed aan het zoeken naar het platform op de vorige locatie versus de nieuwe locatie. Resultaten van controle- en bestraalde dieren in de Novel Place Recognition Task toonden aan dat de twee posities tijdens de familiarisatiefase gelijkmatig werden verkend.

Controldieren vertoonden echter een duidelijke voorkeur voor de nieuwe ruimtelijke positie na de vertragingsintervallen van vijf minuten en 24 uur, terwijl bestraalde dieren dit niet deden. In het elevated plus maze brachten zowel de controldieren als de bestraalde dieren minder tijd door met het verkennen van de open armen dan op basis van toeval zou worden verwacht. Het percentage freezing tijdens de initiële blootstelling aan de kamer was zeer laag in vergelijking met de periode na de training de volgende dag.

Het bevriesgedrag was nog steeds verhoogd binnen de bekende context, hoewel in veel mindere mate. Bij bestraalde dieren keerde het bevriesgedrag terug naar het basisniveau wanneer ze in een nieuwe context werden geplaatst, maar dit nam opnieuw toe bij het afspelen van de toon in de Morris Water Maze. Wat betreft de taakcontrole vonden niet-bestraalde dieren het ontsnappingsplatform over opeenvolgende pogingen sneller dan de bestraalde dieren. Bestraalte dieren deden er daarnaast langer over en legden een langere weg af naar het platform tijdens een probe-trial. 24 uur later, tijdens de Reversal Learning Test, waarbij de locatie van het platform wordt gewijzigd, stoppen normale dieren geleidelijk met het doorzoeken van het oude kwadrant en leren ze de nieuwe locatie van het platform, terwijl bestraalde dieren dit niet doen.

Tijdens het uitvoeren van deze taken is het belangrijk om gedetailleerde aantekeningen te maken over eventuele abnormale gebeurtenissen of gedragingen, evenals over eventuele problemen met de tracking die optreden en die moeten worden opgelost voordat de gegevens worden geanalyseerd. Vergeet niet dat het werken met experimentele dieren gevaarlijk kan zijn en dat voorzorgsmaatregelen, zoals het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen, altijd moeten worden genomen bij het uitvoeren van deze procedures. Het is daarnaast essentieel om institutionele goedkeuring te verkrijgen en de institutionele en federale richtlijnen voor het veilige en ethische gebruik van dieren te volgen.