1. Aparatura
W przypadku wszystkich testów u podstawy aparatury umieszcza się miękką wyściółkę, aby zamortyzować upadek myszy. Uwaga: nie pokazano tego na rysunkach, aby nie zasłaniać żadnej części urządzenia. Podczas testowania setek myszy, zarówno zdrowych, jak i mutantów, nigdy nie zaobserwowano żadnych obrażeń spowodowanych upadkiem z takiej aparatury, która ma zazwyczaj wysokość 30-50 cm. Należy również pamiętać o czyszczeniu i sterylizacji sprzętu pomiędzy testami każdego osobnika.
1.1 Rotarod
Na rynku dostępnych jest kilka komercyjnych wersji tego urządzenia, jednak niektóre z nich posiadają wady, takie jak brak przyspieszenia do prędkości wystarczającej do wykrycia nieskoordynowania ruchowego (a nie wytrzymałości). Inną częstą wadą jest zbyt mała wysokość pręta nad podstawą, co sprawia, że myszy mają tendencję do spadania lub zeskakiwania.
Rotarod przedstawiony na Rysunku 1 został wykonany według projektu autora przez sekcje inżynieryjne wydziału farmakologii Uniwersytetu w Oxfordzie. Pręt ma 3 cm średnicy i jest wsparty 30 cm nad podstawą urządzenia. Powierzchnia jest moletowana w postaci serii równoległych rowków wzdłuż osi podłużnej, co umożliwia myszom skuteczne chwytanie (Rysunek 2). Uwaga: głębokość rowków jest kluczowym szczegółem; jeśli mysz nie może pewnie uchwycić pręta, test będzie znacznie trudniejszy; z drugiej strony, jeśli chwyt jest zbyt mocny, mysz będzie „toczyć się jak koło” wokół pręta, pasywnie się go trzymając. Dla „amatorskich konstruktorów rotarodów” użyteczną informacją może być to, że moletowane drewniane kołki o odpowiednim rozmiarze dla myszy są dostępne w handlu; przed użyciem należałoby je oczywiście pokryć dobrym wodoodpornym lakierem. Prędkość początkowa jest ustawiona na 4 rpm, a tempo przyspieszania na 20 rpm/min. Prędkość maksymalna wynosi 40 rpm.
Dwa kołnierze zapobiegają zsunięciu się myszy z pręta. Mają one 30 cm średnicy (wartość tę można prawdopodobnie zmniejszyć do 20 cm). Ich rozstaw wynosi 6 cm (maksymalnie), lecz w przypadku myszy niedojrzałych może wymagać zmniejszenia, jeżeli zwierzęta mają tendencję do obracania się na pręcie.
1.2 Potrójne poprzeczki poziome (Rysunek 3)
Pręty wykonane są z mosiądzu, mają 38 cm długości i są utrzymywane 49 cm nad powierzchnią stołu za pomocą drewnianej kolumny wsporczej na każdym końcu. Kolumny są przymocowane do ciężkiej drewnianej podstawy. Dostępne są trzy średnice prętów: 2, 4 i 6 mm. Pręt o średnicy 2 mm jest standardowo stosowanym przez nas elementem, jednak wiele myszy osiąga na nim maksymalne wyniki. Dlatego w celu udoskonalenia testu wprowadzono pręty o większych średnicach, ponieważ myszy nie mogą ich tak dobrze chwytać.
1.3 Pręty statyczne
Pięć drewnianych kołków lub prętów o różnej grubości (średnica 35 (pręt 1), 28, 22, 15 i 9 (pręt 5) mm), każdy o długości 60 cm, zostaje przymocowanych ściskiem stolarskim do półki laboratoryjnej w taki sposób, aby pręty wystawały poziomo w przestrzeń (Rycina 4). Koniec pręta znajdujący się najbliżej blatu posiada oznaczenie w odległości 10 cm od krawędzi, wyznaczające linię mety. Wysokość prętów nad podłogą wynosi 60 cm.
Jeśli wymagany jest krótszy i mniej szczegółowy test, należy użyć tylko prętów największego, najmniejszego i średniego. Van Dellen et al.14 wykorzystali tylko pojedynczy pręt do oceny postępu choroby Huntingtona u myszy.
1.4 Poręcze równoległe
Dwa równoległe stalowe pręty o długości 1 m i średnicy 4 mm są zamocowane w odstępie 30 mm (licząc od ich środków) za pomocą drewnianych kolumn wsporczych na ich końcach (Rysunek 5). Pręty znajdują się 60 cm nad podłogą.
2. Procedura
Przed wszystkimi testami należy przenieść myszy do pomieszczenia eksperymentalnego na 5-20 min przed rozpoczęciem badań, aby upewnić się, że są one w pełni rozbudzone. Co do zasady, aby umożliwić regenerację siły mięśniowej i powrót do normalnego poziomu pobudzenia, po każdym teście motorycznym należy poddać myszy odpoczynkowi poprzez powrót do klatki domowej.
2.1 Rotarod
Ustaw rotarod z prędkością początkową 4 rpm i tempem przyspieszenia 20 rpm/min. Trzymając mysz za ogon, umieść ją na obracającym się pręcie, skierowaną przeciwnie do kierunku obrotu, tak aby musiała iść naprzód, by utrzymać równowagę. Najłatwiej jest to zrobić, zbliżając mysz do pręta pod kątem 45° poniżej poziomu; próba opuszczenia myszy z góry spowoduje rozstawienie przez nią tylnych łap i chwycenie krawędzi kołnierzy. Szybko puść mysz, gdy niemal dotknie pręta, tuż przed i powyżej jego najwyższego punktu, umożliwiając jej łatwe uchwycenie pręta. Alternatywną (prawdopodobnie łatwiejszą i bardziej niezawodną) techniką jest użycie cienkiego (10-15 mm) kołka. Trzymając mysz w jednej ręce, opuść ją na kołek równolegle do jego osi podłużnej. Kołek należy ustawić pod kątem około 30° z głową myszy skierowaną w dół, aby dać jej więcej czasu na uchwycenie rotarodu po puszczeniu. Opuść mysz i kołek pomiędzy kołnierze rotarodu, a po znalezieniu się nad obracającym się prętem pociągnij kołek w dół, z dala od myszy, która chwyci pręt i pójdzie naprzód.
W 10 sekundzie po umieszczeniu myszy na pręcie należy rozpocząć przyspieszenie (pod warunkiem, że mysz jest skierowana do przodu; jeśli nie, należy poczekać, aż tak się skieruje, przed rozpoczęciem przyspieszenia) i odnotować prędkość, przy której mysz spadnie. Jeśli mysz spadnie przed upływem 10 s, należy odnotować czas upadku i powtórzyć próbę, łącznie do trzech razy, zapisując prędkość przy pierwszym upadku po przekroczeniu 10 s. Upadki przed 5 s wynikające z błędnego umieszczenia zwierzęcia przez eksperymentatora nie powinny być rejestrowane. Daną jest średnia prędkość podczas upadku; zamiast używać prędkości maksymalnej, pozwala to skorygować wpływ dodatkowej praktyki, jaką mysz zdobywa podczas nieudanych prób, co z założenia mogłoby poprawić wynik. Zatem mysz, która raz spadła przed 10 s, a za drugim razem utrzymała się do 12 rpm, otrzymuje wynik (4+12)/2 = 8 rpm. Mysz, która spadła dwukrotnie, a następnie utrzymała się do 10 rpm, otrzymuje wynik (4+4+10)/3 = 6 rpm. Jeśli mysz trzykrotnie nie zdoła chwycić pręta w ciągu 10 s, przypisuje się jej wynik 4 rpm.
Jednym z problemów jest to, że myszy czasami przestają iść naprzód i zamiast tego mocno chwytają pręt, przez co pasywnie obracają się wokół niego, choć większość z nich ostatecznie spada. Może zatem być przydatne odnotowanie również prędkości w momencie wystąpienia pierwszej takiej inwersji. Możliwym rozwiązaniem byłoby zastosowanie pręta o większej średnicy lub z mniej wyraźnymi wypustkami.
2.2 Belki poziome
Ponieważ myszy najłatwiej chwytają wąski pręt o średnicy 2 mm, zaleca się, aby w pierwszej kolejności przetestować je na tym elemencie. Trzymając mysz za ogon, należy umieścić ją na blacie przed aparatem, szybko przesunąć do tyłu o około 20 cm (co ustawia zwierzę prostopadle do pręta), gwałtownie unieść i pozwolić mu chwycić przednimi łapami centralny punkt poziomego pręta, a następnie puścić ogon, jednocześnie uruchamiając stoper. Osiągnięcie tego w sposób efektywny może być trudne; niektóre myszy chwytają pręt lepiej, jeśli ogon zostanie puszczony gwałtownie; jeżeli zwierzę odczuwa, że nadal jest podtrzymywane, może nie chwycić pręta. Punktem krytycznym jest upadek z pręta przed dotarciem myszy do jednej z kolumn końcowych lub czas do momentu, gdy jedna przednia łapa dotknie kolumny. Maksymalny czas testu (czas odcięcia) wynosi 30 sec.
Jeśli mysz nie chwyci poprawnie drążka za pierwszym razem i wynika to z techniki eksperymentatora, a nie z zachowania zwierzęcia, należy spróbować ponownie (po krótkim odpoczynku, podczas którego testowane są jedna lub dwie kolejne myszy), a upadku tego nie rejestrować. Jeśli mysz spadnie przed upływem 5 sec i nie jest to spowodowane błędnym umieszczeniem jej przez eksperymentatora, należy powtórzyć próbę do trzech razy, aby uzyskać wynik >5 sec. W przypadku uzyskania wyniku >5 sec w drugiej próbie, nie przeprowadza się trzeciej próby. Jako dane przyjmuje się najlepszy wynik. Mysz, która wielokrotnie nie jest w stanie utrzymać się przez >5 sec, otrzymuje wynik 1.
W przypadku zastosowania wersji z trzema prętami, jeśli mysz uzyska 5 punktów na pierwszym pręcie o szerokości 2 mm, można ją następnie poddać testowi na prętach o większej szerokości, po krótkim okresie odpoczynku, podczas którego testowane są jedna lub dwie kolejne myszy. System punktacji dla prętów o szerokości 4 i 6 mm jest taki sam jak dla pręta 2 mm, a wynik końcowy stanowi suma skumulowana. Zatem mysz, która uzyska 5 punktów na pręcie 2 mm, ale spadnie z pręta 4 mm po 13 sec, otrzymuje wynik 5+3 = 8.
2.2.1
Punktacja dla drążków poziomych: dwa pierwsze przedziały są krótsze niż dwa ostatnie, ponieważ gdy myszy opanują już zadanie, rzadziej spadają:
Spadek między 1-5 sec = 1
Spadek między 6-10 sec = 2
Spadek między 11-20 sec = 3
Spadek między 21-30 sec = 4
Spadek po 30 sec = 5
Położenie jednej przedniej łapy na wsporniku drążka bez spadania = 5
Uwaga: ponieważ opcjonalne zastosowanie prętów o średnicy 4 i 6 mm jest nowym elementem naszego protokołu, nie posiadamy jeszcze w tym zakresie szerokiego doświadczenia.
2.3 Pręty statyczne
Umieść mysz na dalnym końcu najszerszego pręta (idealnie, gdy czubek nosa znajduje się w odległości jednej długości głowy od końca). Wykonaj dwa pomiary: czas orientacji (czas potrzebny na obrócenie się o 180° z pozycji startowej w stronę półki) oraz czas przejścia (czas potrzebny na dotarcie do końca pręta przy półce (nos poza marką 10 cm od końca pręta przy półce).
Orientacja zależy od tego, czy mysz pozostaje w pozycji wyprostowanej; jeśli odwróci się do góry nogami i zacznie trzymać się pod prętem, należy jej przypisać (do celów statystycznych) maksymalny wynik orientacji wynoszący 120 sec. Nie należy testować takiej myszy na mniejszych prętach; ponadto czas przejścia przyjmuje wartość maksymalną, ponieważ mysz, która przemieszcza się w pozycji wyprostowanej, wykazuje ewidentnie lepszą koordynację niż ta, która przemieszcza się, wisząc do góry nogami.
Jeśli po zorientowaniu się mysz spadnie lub zostanie osiągnięty maksymalny czas testu (arbitralnie ustalony na 120 sec), nie należy badać jej na mniejszych prętach. Dla celów statystycznych myszom, które spadły, przypisuje się wartość 120 dla tego konkretnego pręta oraz dla kolejnych, przyjmując założenie, że ponownie spadłyby z węższego pręta. Jeśli mysz obróci się do góry nogami, należy również odnotować to zdarzenie; aby przejście oraz orientacja zostały uznane za udane, mysz musi pozostać w pozycji pionowej na pręcie. W przeciwnym razie przypisuje się jej maksymalną punktację. Usuń mysz po tym, jak dotrze do końca pręta lub spadnie.
Po przeprowadzeniu testu na jednym pręcie należy przenieść mysz do klatki domowej w celu odpoczynku, podczas gdy testowana będzie kolejna mysz. Następnie należy umieścić zwierzę na pręcie o następnej, mniejszej średnicy i ponownie przeprowadzić test w ten sam sposób. Testowanie należy przerwać, jeśli mysz spadnie z pręta po pozostaniu na nim przez więcej niż 5 sec. Jeśli spadnie w czasie krótszym niż 5 sec, należy ją ponownie umieścić na pręcie i pozwolić na kolejną próbę (ponieważ upadek w ciągu 5 sec może wynikać z błędu eksperymentatora), maksymalnie do trzech prób, przyjmując najlepszy wynik.
2.4 Poręcze równoległe
Umieść mysz w centrum dwóch prętów, tak aby jej oś podłużna była prostopadła do osi prętów; obie przednie łapy powinny spoczywać na jednym pręcie, a obie tylne na drugim. Punktacja jest analogiczna do tej stosowanej w przypadku prętów statycznych. Wykonaj dwa pomiary: czas do momentu, w którym mysz obróci się o 90° względem pozycji startowej, oraz czas do momentu, w którym następnie dotrze ona do jednego z podpór końcowych. W przypadku odwrócenia się myszy do góry nogami należy również odnotować to zdarzenie. Podobnie jak w teście z prętami statycznymi, orientacja i przejście muszą zostać osiągnięte bez odwracania się zwierzęcia do góry nogami; w przeciwnym razie przypisuje się czas maksymalny. Jest rzadkie, aby zdrowo wyglądające myszy spadały w czasie krótszym niż 5 sec; jeśli tak się stanie, jest to prawdopodobnie wynik niewłaściwego umieszczenia zwierzęcia. W takim przypadku należy odrzucić wynik i powtórzyć test.