Artykuł metodologiczny

Pomiar koordynacji ruchowej u myszy

104.3K wyświetleń

DOI:

10.3791/2609

29 maja 2013

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiono protokoły dla dwóch uznanych zadań koordynacji ruchowej: rotarod z przyspieszeniem oraz poprzecznej belki, a także dwóch testów opracowanych niedawno w Oxfordzie: prętów statycznych i równoległych drążków. Testy te pozwalają wykryć zaburzenia motoryczne, które mogą być istotne same w sobie, a także mogą stanowić zmienne w badaniach nad innymi obszarami zachowania.

Streszczenie

Myszy są coraz częściej wykorzystywane w neuronauce behawioralnej, w dużej mierze zastępując szczury jako preferowane zwierzęta w badaniach behawioralnych. Zanim jednak będzie można ocenić aspekty zachowania, takie jak emocjonalność czy poznanie, kluczowe jest ustalenie, czy możliwości motoryczne np. myszy zmutowanej lub po uszkodzeniu mózgu pozwalają na taką ocenę. Wyniki w zadaniu labiryntowym wymagającym siły i koordynacji, takim jak wodny labirynt Morrisa, mogą być u myszy upośledzone z powodu deficytów motorycznych, a nie poznawczych, dlatego niezbędne jest selektywne oddzielenie tych drugich od pierwszych. Na przykład wykazano, że zaburzenia sensoromotoryczne wywołane przez antagonisty receptora NMDA upośledzają wyniki w wodnym labiryncie2.

Koordynację ruchową u myszy i szczurów tradycyjnie ocenia się za pomocą testu rotarod, w którym zwierzę umieszcza się na poziomym pręcie obracającym się wokół własnej osi; zwierzę musi iść do przodu, aby utrzymać równowagę i nie spaść. Dostępne są wersje rotarodu z prędkością stałą oraz z prędkością przyspieszającą.

Pozostałe trzy testy opisane w tym artykule (drążek poziomy, nieruchome pręty i poręcze równoległe) służą do pomiaru koordynacji na aparatach statycznych. Drążek poziomy wymaga również siły do uzyskania odpowiedniego wyniku, w szczególności siły kończyn przednich, ponieważ mysz początkowo chwyta drążek tylko przednimi łapami.

Dorosłe szczury nie radzą sobie dobrze w testach takich jak statyczne pręty i równoległe drążki (obserwacje własne); wydają się być mniej skoordynowane niż myszy. Testowałam jednak wyłącznie samce szczurów, a samce myszy wydają się być ogólnie mniej skoordynowane niż samice. Myszy zdają się mieć wyższy stosunek siły do masy ciała niż szczury; łacińska nazwa, Mus musculus, wydaje się całkowicie odpowiednia. Do oceny koordynacji ruchowej u szczurów zazwyczaj wykorzystuje się rotarod, modyfikacje testu błędów stopy (foot fault test)12 lub aparat Catwalk (Noldus)15.

Wprowadzenie

Zachowanie manifestuje się poprzez działanie, a działanie wymaga umiejętności motorycznych, w tym koordynacji ciała. Jeden z pierwszych eksperymentów w historii badania zachowania zwierząt został przeprowadzony przez Colina Stewarta, doktoranta na Clark University w USA11. Mierzył on aktywność szczurów, umieszczając je w bębnie i licząc liczbę jego obrotów. To wczesne urządzenie było prawdopodobnie poprzednikiem kół biegowych oraz obecnie stosowanego testu rotarod, choć w aparacie Stewarta szczur znajdował się wewnątrz bębna, którego ruch był napędzany przez zwierzę, podczas gdy w teście rotarod zwierzę porusza się po zewnętrznej stronie obracającego się bębna lub pręta napędzanego silnikiem.

Oryginalny pręt używany przez Dunhama i Miyę (1957)7 miał stałą prędkość, jednak obecnie dostępne są wersje z przyspieszaniem (Jones i Roberts 1968)9. Wadą rotarodu o stałej prędkości jest to, że niektóre zwierzęta z zaburzeniami koordynacji spadną na samym początku, natomiast w przypadku tych, które pozostaną na pręcie, test szybko zacznie mierzyć wytrzymałość, a nie samą koordynację. Wynikowy bimodalny rozkład punktów danych może być na tyle nietypowy, że wykluczy analizę parametryczną. W przypadku zastosowania rotarodu z przyspieszaniem, szczególnie jeśli przyspieszenie następuje dopiero po spełnieniu określonego kryterium, takiego jak pozostanie na pręcie przez 10 sec, rozkład danych jest bardziej prawdopodobne, że będzie rozkładem Gaussa. Tempo przyspieszenia można dostosować tak, aby zmęczenie motoryczne nie odgrywało znaczącej roli w wynikach; mało prawdopodobne jest, aby mysz była wyraźnie zmęczona po zaledwie 2-3 min spędzonych na rotarodzie.

„Test sznurka“1, „test wieszaka“ lub test poprzecznego pręta służy do pomiaru siły i koordynacji przednich kończyn. Dwa przytoczone określenia odnoszą się do rozwoju tej metody; pierwotnie używano sznurka, jednak autorzy zauważyli, że wynik zależał w znacznym stopniu od stopnia jego napięcia, dlatego późniejsi badacze zaczęli stosować metalowy pręt, często wykonany z wieszaka na ubrania. Stwierdziliśmy, że zdolność myszy do chwytania pręta jest odwrotnie proporcjonalna do jego średnicy, dlatego standardowo stosujemy pręt o średnicy 2 mm. W teście z obciążeniem (patrz protokół JoVE „Measuring the strength of mice”) bardzo cienki drut kolektora futra/łusek pozwala najsilniejszym zwierzętom na tak pewny chwyt, że są one w stanie unieść więcej niż własna masa ciała. Jednak zastosowanie poprzecznych prętów o większej średnicy może być korzystne, ponieważ zwiększa to czułość testu; przy pręcie o średnicy zaledwie 2 mm większość normalnych myszy C57BL/6 osiąga maksymalny możliwy wynik. W związku z tym wprowadziliśmy niedawno aparat z trzema prętami; pręty można łatwo wymieniać, ponieważ pasują one do nacięć wykonanych w górnych częściach kolumn wsporczych. Pręty są utrzymywane pod napięciem (co jest szczególnie istotne dla zapewnienia sztywności pręta 2 mm), ponieważ pasują one do nacięć tylko wtedy, gdy wsporniki są lekko dociągnięte do siebie (podobnie jak łuk i cięciwa) (patrz Rysunek 3).

Do pomiaru koordynacji często wykorzystywano nieruchome pręty lub belki, jednak zawsze stosowano dodatkową motywację, aby skłonić zwierzęta do przejścia po pręcie. Przechodziły one po poziomej belce, aby dotrzeć do pożądanego celu, takiego jak klatka domowa, schronienie przed jasnym światłem lub pożywienie (jeśli wcześniej je zagłodzono). Jednak w trakcie badania tego rodzaju testu odkryłem, że myszy spontanicznie odwracają się, gdy zostaną umieszczone na „otwartym” końcu wspornika, a następnie przechodzą po nim, aż dotrą do końca podpartego. Technika ta eliminuje potrzebę treningu (koniecznego w wcześniej wspomnianych wariantach testów), ponieważ wrodzoną reakcją myszy po umieszczeniu jej w pobliżu końca podwyższonego pręta jest próba dotarcia do końca podpartego. Nie eliminuje to oczywiście problemu, że zmiany motywacyjne mogą wpływać na wyniki, co jest zawsze możliwe przy tego typu procedurach.

Tunele tekturowe są obecnie powszechnie stosowane w celu wzbogacenia środowiska w klatkach domowych, jednak ich wadą w obecnym kontekście jest fakt, że zwierzęta nieuchronnie ćwiczą balansowanie na cylindrach, które mogą chwiać się wokół swojej osi podłużnej, co naśladuje umiejętności niezbędne do utrzymania równowagi na rotarodzie. W związku z tym wzbogacenie klatki domowej mogłoby potencjalnie maskować fenotyp behawioralny; przykładem jest złagodzenie fenotypu choroby Huntingtona poprzez wzbogacenie środowiska14. Ponadto zwierzęta często poruszają się wzdłuż osi podłużnej tych tuneli, podobnie jak podczas chodzenia po podwyższonej belce statycznej. Dlatego skonstruowałem parę podwyższonych poręczy równoległych i umieściłem myszy pośrodku, z przednimi łapami na jednej poręczy, a tylnymi na drugiej, co stworzyło sytuację, z którą nigdy wcześniej się nie zetknęły. Aby zdać test, myszy musiały dotrzeć do końcowych podpór poręczy równoległych, zachowując przy tym pionową postawę. Podobne urządzenie, składające się z serii poręczy równoległych umieszczonych w klatce dla myszy, zostało wykorzystane do oceny rozwoju dysfunkcji motorycznych wywołanych przez scrapie13.

W Oxfordzie przetestowaliśmy już kilkaset myszy pod kątem funkcji motorycznych. Zwierzęta te poddano różnym formom leczenia, w tym podawaniu środków farmakologicznych lub pasywnemu transferowi tkanek (osocza) od ludzi, jednak w większości były to zwierzęta modyfikowane genetycznie. U niektórych zwierząt zaburzenia były bardziej widoczne w zadaniach sprawdzających siłę niż koordynację, u innych odwrotnie. Niektóre myszy radziły sobie gorzej na rotarodzie niż na podłożach statycznych, takich jak pręty statyczne i poręcze równoległe, a inne vice versa. Niniejszy artykuł oraz towarzyszący mu protokół JoVE „Measuring strength in mice” opisują sposób charakteryzacji tego, jak różne terapie i mutacje mogą zróżnicowanie wpływać na funkcje motoryczne u myszy. Poza rotarodem, opisana tutaj aparatura jest prosta, tania i szczególnie odpowiednia dla laboratoriów nieposiadających specjalizacji w testowaniu sprawności motorycznej. Do precyzyjnej analizy chodu system CatWalk jest znacznie bardziej zaawansowanym rozwiązaniem niż starsze metody, takie jak zmuszanie myszy do przejścia przez kąpiel atramentową, a następnie po arkuszu papieru, jednak jest to urządzenie kosztowne.

Wszystkie te testy zostały zaprojektowane w celu pomiaru koordynacji, a nie siły, choć oczywiście minimalny stopień napięcia mięśniowego jest niezbędny, aby mysz mogła w ogóle używać kończyn. Do oceny siły bardziej odpowiednia jest procedura odwróconego sita10 lub, jeśli wymagany jest pomiar bardziej stopniowany, test obciążeń lub jego zautomatyzowany odpowiednik w postaci pociągania drążka (opisany w protokole JoVE „Measuring strength in mice”). Wyjątkiem jest test poziomego drążka, który do pomyślnego wykonania wymaga zarówno siły, jak i koordynacji.

Protokół

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.

Wyniki

Oczekiwane wyniki

Do monitorowania postępu choroby Huntingtona u myszy mutantów, z wzbogaceniem środowiskowym w klatkach domowych lub bez niego, pierwotnie wykorzystywano pręt statyczny14. Program wzbogacenia znacząco opóźnił wystąpienie dysfunkcji motorycznych na pręcie, co współwystępowało z opóźnieniem wystąpienia przykurczu tylnych łap, będącego ogólnym objawem uszkodzenia neurologicznego.

U myszy zakażonych scrapie odnotowano spadek sprawności na drążku poziomym od 16. tygodnia po iniekcji, w teście rotarod od 18. tygodnia oraz na drążkach statycznych od co najmniej 19. tygodnia8 (wcześniejsze testy nie były przeprowadzane). Myszy z nokautem podjednostki Kir6.2 kanału KATP wykazywały upośledzenie funkcji na drążkach statycznych i poziomym, ale nie w teście rotarod4. Uszkodzenia hipokampa nie miały wpływu na żaden z parametrów sprawności ruchowej5, natomiast myszy szczepu 129S2/Sv wykazywały upośledzenie w porównaniu do szczepu C57BL/6 w teście rotarod oraz na drążkach statycznych3. Myszy C57BL/10 również wykazywały gorsze wyniki sprawności ruchowej niż myszy C57BL/66, choć nie w takim stopniu jak myszy 129S2/Sv.

układ eksperymentalny z bieżnią dla myszy do analizy funkcji motorycznych i zachowania
Rycina 1. Rotarod.

Równowaga statyczna, testowanie naprężeń komponentu cylindrycznego, schemat pokazujący przyłożenie obciążenia osiowego.
Rysunek 2. Szczegół prętowania pręta rotarodu.

Równowaga statyczna, pręty na statywie; układ eksperymentu fizycznego do analizy równowagi, schemat.
Rysunek 3. Potrójne paski poziome. Pręt umieszczony w nacięciach to podstawowy pręt o grubości 2 mm; poniżej niego (wyłącznie w celach demonstracyjnych) przymocowano pręty o grubości 4 i 6 mm. W praktyce do wsporników z nacięciami wsuwa się tylko jeden pręt naraz.

Schemat eksperymentu z równowagą statyczną, przedstawiający zestaw z prętem i zaciskiem oraz analizę punktu równowagi.
Rysunek 4. Mysz przechodząca przez statyczny pręt.

Ustawienie eksperymentu równowagi statycznej, demonstrujące równowagę momentów sił z wykorzystaniem systemu bloczków i drewnianej ramy.
Rycina 5. Mysz na poręczach równoległych. Wyściółkę pominięto wyłącznie w celach demonstracyjnych.

Oświadczenia

Autor nie zgłasza żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

The Wellcome Trust za zapewnienie finansowania Open Access dla Uniwersytetu Oksfordzkiego. Robert Deacon jest członkiem grupy Oxford OXION, finansowanej z grantu Wellcome Trust WT084655MA.

Bibliografia

  1. Barclay, L. L., Gibson, G. E., Blass, J. P. The string test: an early behavioral change in thiamine deficiency. Pharmacol. Biochem. Behav. 14, 153-157 (1981).
  2. Cain, D. P., Saucier, D., Boon, F. Testing hypotheses of spatial learning: the role of NMDA receptors and NMDA-mediated long-term potentiation. Behav. Brain Res. 84, 179-193 (1997).
  3. Contet, C., Rawlins, J. N. P., Deacon, R. M. J. A comparison of 129S2/SvHsd and C57BL/6JOlaHsd mice on a test battery assessing sensorimotor, affective and cognitive behaviours: implications for the study of genetically modified mice. Behav. Brain Res. 124, 33-46 (2001).
  4. Deacon, R. M. J., Brook, R. C., Meyer, D., Haeckel, O., Ashcroft, F. M., Miki, T., Seino, S., Liss, B. Behavioral phenotyping of mice lacking the KATP channel subunit Kir6.2. Physiol. Behav. 87, 723-733 (2006).
  5. Deacon, R. M. J., Croucher, A., Rawlins, J. N. P. Hippocampal cytotoxic lesion effects on species-typical behaviors in mice. Behav. Brain Res. 132, 203-213 (2002).
  6. Deacon, R. M. J., Thomas, C. L., Rawlins, J. N. P., Morley, B. J. A comparison of the behavior of C57BL/6 and C57BL/10 mice. Behav. Brain Res. 179, 239-247 (2007).
  7. Dunham, N. W., Miya, T. S. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. J. Am. Pharm. Assoc. 46, 208-209 (1957).
  8. Guenther, K., Deacon, R. M. J., Perry, V. H., Rawlins, J. N. P. Early behavioural changes in scrapie-affected mice and the influence of dapsone. Eur. J. Neurosci. 14, 401-409 (2001).
  9. Jones, B. J., Roberts, D. J. The quantitative measurement of motor inco-ordination in naive mice using an accelerating rotarod. J. Pharm. Pharmacol. 20, 302-304 (1968).
  10. Kondziela, W. Eine neue method zur messung der muskularen relaxation bei weissen mausen. Arch. int. Pharmacodyn. 152, 277-2784 (1964).
  11. Lindsey, J. R., Baker, H. J. Historical foundations. The laboratory rat. Suckow, M. A., Weisbroth, S. H., Franklin, C. L. , 2nd, Elsevier Academic Press. (2006).
  12. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. J. Neurosci. Met. 15, 169-179 (2002).
  13. Sigurdsson, E. M., Brown, D. R., Daniels, M., Kascsak, R. J., Kascsak, R., Carp, R., Meeker, H. C., Frangione, B., Wisniewski, T. Immunization Delays the Onset of Prion Disease in Mice. Am. J. Pathol. 161, 13-17 (2002).
  14. van Dellen, A., Blakemore, C., Deacon, R., York, D., Hannan, A. J. Delaying the onset of Huntington's in mice. Nature. 404, 721-722 (2000).
  15. Vandeputte, C., Taymans, J. -M., Casteels, C., Coun, F., Ni, Y., Van Laere, K., Baekelandt, V. Automated quantitative gait analysis in animal models of movement disorders. BMC Neuroscience. 11, 92(2010).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Test rotarodtest poziomej belkitest statycznych prętówtest równoległych belektesty behawioralne myszyocena funkcji motorycznychmetody badawcze w neuronaucekoordynacja ruchowa gryzoniprzyspieszający rotarod