Omkeerbare koeling-geïnduceerde deactiveringen te bestuderen van de corticale bijdragen aan belemmering geheugen in de wandelende kat
11 december 2017
Complexe motoriek in naturalistische omgevingen vereisen zorgvuldige coördinatie van de ledematen omvat de regio's van de pariëtale cortex. Het volgende protocol beschrijft het gebruik van omkeerbare koeling-geïnduceerde deactivering om aan te tonen van de rol van de pariëtale gebied 5 bij geheugen-geleide obstakel vermijden in de wandelende kat.
Het algemene doel van het gebruik van door koeling geïnduceerde deactivaties in deze studie is om corticale bijdragen aan obstakelgeheugen bij de lopende kat te beoordelen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen op het gebied van locomotiebesturing, zoals of de pariëtale cortex betrokken is bij op geheugen gebaseerde obstakelvermijding. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de mogelijkheid om de deactivatie om te keren.
Dit stelt elk dier in staat om als eigen controle te dienen. Om te beginnen, bouw het apparaat dat hier wordt getoond zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol. Plaats vervolgens het dier op het testapparaat terwijl het de testharnas draagt, om het dier te laten wennen aan de opstelling.
Deze riemoriëntatie stelt het dier in staat om langs het centrale gedeelte van het apparaat te lopen zonder enige spanning, waardoor het dier wordt aangemoedigd om binnen dit gedeelte van het apparaat te blijven. Het vaststellen van dergelijke grenzen is nuttig bij het werken met een bewegend testsubject. Plaats zacht voedsel op het voedselplatform en plaats vervolgens het dier op de loopbrug, zodat het van het platform kan eten.
Zorg ervoor dat het dier comfortabel is met hanteren, inclusief gevallen waarin het dier naar het startgebied van de loopbrug moet worden verplaatst. Om visueel obstakelgeheugen te beoordelen, brengt u het obstakel naar de loopbrug en plaatst u het platform aan de andere kant van het obstakel. Plaats vervolgens het dier in het startgebied van de loopbrug en laat het dier het voedsel benaderen, waarbij het met alleen zijn voorpoten over het obstakel stapt om van het platform te eten.
Terwijl het dier blijft eten, verlaagt u het obstakel zodat het vlak komt te liggen met de loopbrug om verdere visuele of tactiele input te voorkomen. Na een variabele vertragingsperiode, beweegt u het voedsel opnieuw vooruit om het dier aan te moedigen weer te lopen. Voer ook proeven uit waarbij het obstakel afwezig is om gewenning aan het obstakel en de ontwikkeling van een geleerde vermijdingsreactie te voorkomen.
Observeer het achterbeenstappen in proeven met en zonder obstakel om typische locomotieve gedragingen en intact visueel obstakelgeheugen te verifiëren vóór afkoeling. Zorg ervoor dat het dier het obstakel kan overwinnen zonder contact en dat het stappen van alle vier poten aanzienlijk verhoogd is in proeven met obstakels in vergelijking met proeven zonder obstakels. Om tactiel obstakelgeheugen te beoordelen, begint u door ervoor te zorgen dat het obstakel niet op de loopbrug wordt verhoogd.
Plaats vervolgens het dier aan het begin van de loopbrug en laat het naar het voedselplatform lopen dat aan de andere kant van de obstakelgleuf is geplaatst. Terwijl het dier eet, brengt u het obstakel naar de loopbrug onder de voedselschotel, waardoor enige visuele invoer van het obstakel wordt voorkomen. Beweeg vervolgens het voedsel vooruit.
Terwijl het voedsel naar voren wordt bewogen, zou het dier het obstakel met zijn voorpoten moeten raken voordat het erover stapt. Laat het dier blijven eten terwijl het het obstakel tussen zijn voor- en achterpoten oversteekt. Gedurende deze tijd, verlaagt u het obstakel zodat het vlak komt te liggen met de loopbrug om verdere visuele of tactiele input te voorkomen.
Na een variabele vertragingsperiode, beweegt u het voedsel opnieuw vooruit om het dier aan te moedigen weer te lopen. In proeven met tactiele obstakels afwezig, laat het dier het voedselplatform naderen en eten. Verhoog en verlaag echter het obstakel voordat u het voedsel vooruit beweegt met een variabele vertraging.
Voer proeven uit waarbij het obstakel afwezig is en er geen contact met de voorpoten optreedt, om gewenning aan de aanwezigheid van het obstakel of de ontwikkeling van een geleerde vermijdingsreactie te voorkomen. Observeer het achterbeenstappen in de proeven met en zonder obstakel om normale locomotieve gedragingen en intact obstakelgeheugen te verifiëren voordat u begint met corticale afkoeling. Om discrete hersengebieden te deactiveren en hun bijdragen aan op geheugen gebaseerde obstakelvermijding te beoordelen, implanteer CryoLoops bilateraal over gebieden vijf en zeven volgens eerder gerapporteerde chirurgische procedures zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.
Voor het testen, bereidt u de koelcircuit voor door 200 milliliter methanol te combineren met 500 cc droogijs om een ijsbad te vormen. Verbind de inlaatbuis van het methanol reservoir met de pomp. Verbind de uitlaatbuis die naar het ijsbad loopt met de andere kant van de pomp.
Verbind de slanguiteinden met een dummy CryoLoop en zorg ervoor dat de uiteinden stevig over de inlaat- en uitlaatbuizen passen om het koelcircuit te voltooien. Bevestig vervolgens de thermokoppelplug aan een digitale thermometer voor continue temperatuurbewaking. Zorg ervoor dat de lengte van deze kabel en de slang voldoende is om de kop van het dier te bereiken wanneer verbonden.
Schakel vervolgens de zuigerpomp in met de schakelaar en controleer of alle verbindingen stevig zijn en er geen lekken aanwezig zijn. Zorg ervoor dat de pompinstelling, de lengte van de slang in het ijsbad en de lengte van de slang van het ijsbad naar de dummy-lussen optimaal zijn, zodat de dummy CryoLoop-temperatuur een stabiele staat onder de 5 graden Celsius kan bereiken. Zodra u tevreden bent met de initiële setup, schakelt u de pomp uit en verwijdert u de dummy CryoLoop.
Plaats het dier op het testapparaat en maak de riem vast. Bevestig vervolgens de riem en bevestig de riem. Verwijder vervolgens de beschermkap van de geïmplanteerde CryoLoop om de inlaat- en uitlaatbuizen bloot te leggen.
Pas de slanguiteinden stevig aan op de inlaat- en uitlaatbuizen van de CryoLoop en sluit de thermokoppelplug aan op de digitale thermometer. Begin de test sessie met een visuele of tactiele obstakelgeheugenprijf. Na de eerste test, volg
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt de rol van de pariëtale cortex bij het vermijden van obstakels onder begeleiding van het geheugen tijdens voortbeweging bij katten. Door gebruik te maken van reversibele, door koeling geïnduceerde deactivering, beoogt het onderzoek te verduidelijken hoe dit hersengebied bijdraagt aan complexe bewegingscoördinatie.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsbiologie
- Locomotorische controle
Achtergrond
- Het begrijpen van de neurale mechanismen achter het vermijden van obstakels is cruciaal voor inzichten in locomotie.
- Er wordt aangenomen dat de pariëtale cortex een belangrijke rol speelt bij ruimtelijk bewustzijn en bewegingsplanning.
- Omkeerbare koeltechnieken maken een gecontroleerde deactivering van specifieke hersengebieden mogelijk.
- Deze methode stelt onderzoekers in staat om de bijdragen van de pariëtale cortex te beoordelen terwijl de variabiliteit wordt geminimaliseerd.
Doel van de studie
- Om de betrokkenheid van de pariëtale cortex bij geheugengestuurde obstakelvermijding te beoordelen.
- Om vast te stellen hoe corticale bijdragen het locomotorisch gedrag bij katten beïnvloeden.
- Om gebruik te maken van een methode die reversibele desactivatie mogelijk maakt, wat zorgt voor een duidelijker begrip van neurale functies.
Gebruikte methoden
- Constructie van een gespecialiseerd testapparaat voor locomotieonderzoek.
- Toepassing van reversibele koeling om pariëtaal gebied 5 te deaktivueren.
- Observatie van het gedrag van de lopende kat als reactie op obstakels.
- Vergelijking van de prestaties vóór en na de deactivering om geheugengestuurde acties te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- De pariëtale cortex is essentieel voor succesvolle, door het geheugen gestuurde vermijding van obstakels.
- Reversibele koeling demonstreerde effectief de rol van area 5 bij de locomotorische controle.
- De resultaten geven aan dat deactivering leidde tot significante beperkingen bij het navigeren langs obstakels.
- De bevindingen ondersteunen de hypothese dat de pariëtale cortex sensorische en motorische informatie integreert voor de bewegingsplanning.
Conclusies
- Deze studie benadrukt de essentiële rol van de pariëtale cortex bij het coördineren van complexe voortbeweging.
- Reversibele koeling is een waardevolle techniek voor het bestuderen van corticale functies in levende subjecten.
- Toekomstig onderzoek kan verdere implicaties verkennen voor het begrip van de motorische controle bij andere soorten.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Omkeerbare corticale koeling bij actieve dieren maakt een nauwkeurige, intra-subject analyse mogelijk van de bijdragen van hersengebieden aan complexe sensorimotorische taken. Deze benadering biedt mechanische risicoreductie voor targetvalidatie in neurale circuits die ten grondslag liggen aan geheugengeleide voortbeweging, wat de voorspellende betrouwbaarheid ondersteunt bij vroege beslismomenten tijdens de discovery-fase. De omkeerbaarheid van de methode en de kwantitatieve gedragsoutputs faciliteren een robuuste portfolio-triage voor neurobiologische targets.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt direct testen van de noodzaak van corticale regio's bij geheugen-gestuurde motorische gedragingen mogelijk.
- Ondersteunt functionele risicoreductie van neurale targets die betrokken zijn bij sensorimotorische integratie.
- Biedt controles binnen hetzelfde dier om het vertrouwen in de validatie van targets te versterken.
- Faciliteert het testen van mechanistische hypothesen over de bijdragen van neurale circuits.
Screening & Assayontwikkeling
- Stelt gevalideerde gedragsparadigma's vast voor het kwantificeren van locomotorische adaptatie.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve metingen van staphogte en traject.
- Ondersteunt de standaardisatie van assays voor vergelijkingen tussen verschillende condities en dieren.
- Maakt screening mogelijk van interventies die gericht zijn op corticale modulatie van beweging.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt gedragsmatige resultaten uit met ziektespecifieke modellen voor motorische beperkingen.
- Biedt continuïteit van de ontdekking van neurale mechanismen naar de preklinische validatie van eindpunten voor motorische functies.
- Informeert de risico-gecorrigeerde verdere ontwikkeling van neurotherapeutische strategieën gericht op corticale circuits.
- Ondersteunt voorspellende risicoreductie voor de ontwikkeling van translationele biomarkers bij motorische aandoeningen.
Integratie van Pijplijn & Workflow
Dit protocol voor reversibele deactivatie is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinische fase voor neurobiologische target-validatie en mechanistische risicoreductie.
- Discovery Biology: Maakt hypothesegestuurde toetsing mogelijk van corticale bijdragen aan geheugengestuurde beweging.
- Screening: Biedt gestandaardiseerde, kwantitatieve gedragsassays voor de beoordeling van interventies.
- Analytics: Genereert gegevens over stappendoel en traject voor statistische vergelijking tussen experimentele condities.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen mechanistische bevindingen en preklinische modellen van motorische disfunctie.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbaar platform voor het evalueren van diverse neurale doelwitten in sensorimotorische controle.
Operationele en zakelijke impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in de neurale targetfunctie en vermindert mechanistische ambiguïteit.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en schaalbare gedragsassays.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door de relevantie van targets in een vroeg stadium te verduidelijken.
- Impact op de portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering van neurobiologische targets voor verdere ontwikkeling mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in neurochirurgische implantatie en gedragsneurowetenschappen.
- Vereist nauwkeurige temperatuurregeling en continue monitoring van de koelapparatuur.
- Noodzaakt standaardisatie van gedragsprotocollen en data-analyse tussen teams.
- Aanpassing aan andere soorten of modellen kan protocoloptimalisatie vereisen.
- Zorgvuldige behandeling en monitoring van de dieren zijn essentieel om het welzijn en de integriteit van de gegevens te waarborgen.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:05
Title
0:37
Training Procedures
1:29
Behavioral Training and Testing of Visual Obstacle Memory
2:51
Behavioral Training and Testing of Tactile Obstacle Memory
4:34
Experimental Setup for Cortical Cooling
6:13
Behavioral Testing During Cortical Cooling
8:01
Results: Reversibe, Cooling-induced Deactivation of Parietal Area 5 Results in Obstacle Memory deficits
9:14
Conclusion
