Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Uczenie się przestrzenne zależne od motoryki i hipokampa oraz ocena pamięci referencyjnej w transgenicznym szczurzym modelu choroby Alzheimera z udarem mózgu

9.9K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/53089

⸱

22 marca 2016

 ,  ,  ,  , 
1Anatomy and Cell Biology, Schulich School of Medicine and Dentistry, Western University

W tym artykule

Podsumowanie

Aby zbadać współistniejącą chorobę Alzheimera (AD) i stan udaru w nowym modelu, opisano trzy zadania behawioralne, które oceniają zarówno kontrolę motoryczną, jak i zachowania poznawcze. Zadania te obejmują zadanie chodzenia po belce, zadanie cylindra i labirynt wodny Morrisa.

Streszczenie

Choroba Alzheimera (AD) jest wyniszczającą chorobą neurodegeneracyjną, która prowadzi do neurodegeneracji i utraty pamięci. Podczas gdy wiek jest głównym czynnikiem ryzyka choroby Alzheimera, udar mózgu jest również uważany za czynnik ryzyka i czynnik zaostrzający. Współwystępowanie udaru mózgu i choroby Alzheimera powoduje pogorszenie kontroli motorycznej związanej z udarem i deficytów poznawczych związanych z chorobą Alzheimera w porównaniu z każdym z tych schorzeń osobno. Aby modelować połączony stan udaru mózgu i choroby Alzheimera, nowy transgeniczny szczurzy model choroby Alzheimera, ze zmutowaną formą białka prekursorowego amyloidu (kluczowego białka zaangażowanego w rozwój choroby Alzheimera) włączonym do jego DNA, otrzymuje mały jednostronny udar prążkowia.

Dla modelu z kombinacją zarówno udaru, jak i AD, muszą być wdrożone testy behawioralne, które oceniają kontrolę motoryczną, lokomocję i funkcje poznawcze związane z AD. Zadanie cylindra obejmuje ekonomiczne, wielofunkcyjne urządzenie, które ocenia spontaniczne użycie motoryczne kończyn przednich. W tym zadaniu szczur umieszcza się w cylindrycznym aparacie, w którym szczur spontanicznie cofnie się i zetknie się ze ścianą cylindra przednimi kończynami. Kontakty te są uważane za użycie motoryczne kończyn przednich i określane ilościowo podczas analizy wideo po badaniu. Innym efektywnym kosztowo zadaniem motorycznym jest zadanie chodu na belce, które ocenia kontrolę kończyn przednich, tylnych i lokomocję. Zadanie to polega na tym, że szczur przechodzi przez drewnianą belkę, co pozwala na ocenę kontroli motorycznej kończyn poprzez analizę poślizgnięć kończyn przednich, poślizgnięć kończyn tylnych i upadków. Ocena uczenia się i pamięci jest uzupełniana labiryntem wodnym Morrisa dla tego paradygmatu behawioralnego. Protokół rozpoczyna się od uczenia się przestrzennego, w którym szczur lokalizuje nieruchomą ukrytą platformę. Po uczeniu się przestrzennym platforma jest usuwana i oceniana jest zarówno krótkotrwała, jak i długotrwała pamięć odniesienia przestrzennego. Wszystkie trzy z tych zadań są wrażliwe na różnice behawioralne i są wykonywane w ciągu 28 dni dla tego modelu, dzięki czemu ten paradygmat jest efektywny czasowo i kosztowo.

Wprowadzenie

Choroba Alzheimera (AD) jest najbardziej rozpowszechnioną formą demencji w populacji osób starszych i wyniszczającą chorobą neurodegeneracyjną. Histopatologicznie AD objawia się blaszkami amyloidowymi, splątkami neurofibrylarnymi i utratą neuronów. Blaszki amyloidowe składają się głównie z peptydu beta-amyloidowego (Aβ), który został wytworzony w wyniku zmienionego proteolitycznego rozszczepienia białka prekursorowego amyloidu (APP) przez enzymy β-sekretazy i γ-sekretazy1,2,3. Produkt rozszczepienia, Aβ, odkłada się w mózgu, tworząc patologiczne blaszki amyloidowe i ma toksyczny wpływ na mózg, co może prowadzić do charakterystycznych zaburzeń uczenia się i utraty pamięci. Wszystkie te etapy razem określa się mianem "hipotezy kaskady amyloidowej"3,4. Chociaż hipoteza ta jest ważna podczas badania choroby Alzheimera, stwierdzono, że inne zmiany komórkowe poprzedzają te formacje blaszek miażdżycowych, które odbiegają od pierwotnego szlaku kaskady amyloidu. Uważa się, że te inne zmiany komórkowe przyczyniają się do wczesnej utraty pamięci, zaburzeń uczenia się i innych dysfunkcji poznawczych związanych z chorobą Alzheimera przed powstaniem blaszki miażdżycowej3,5,6.

Wraz z coraz powszechniejszym występowaniem choroby Alzheimera, czynniki ryzyka rozwoju choroby Alzheimera stają się niezwykle ważnym przedmiotem badań. Chociaż wiek jest głównym czynnikiem ryzyka sporadycznych postaci choroby Alzheimera, zidentyfikowano inne czynniki ryzyka, w tym udarmózgu 7,8. Udar mózgu jest nie tylko czynnikiem ryzyka, ale może również zaostrzyć już istniejące demencje. Na przykład klinicznie wykazano, że postęp choroby Alzheimera jest gorszy u pacjentów, którzy wcześniej doświadczyli udaru9. Ponadto w eksperymentalnych modelach zwierzęcych stwierdzono zwiększoną ekspresję APP i akumulację Aβ w eksperymentalnych modelach zwierzęcych toksyczności Aβ w połączeniu z wywołanym udarem10,11. Ponieważ istnieje ta ważna interakcja między udarem a chorobą Alzheimera, ważne jest, aby te dwie patologie były dalej badane razem w modelach współchorobowych, aby lepiej zrozumieć patofizjologię i zachowania związane z obydwoma stanami.

Aby zbadać choroby współistniejące, musiał zostać opracowany odpowiedni model, w którym udar mógłby wchodzić w interakcje z Aβ, powodując patologię podobną do AD. Po raz pierwszy wykorzystano transgenicznego szczura APP21, który ma zmutowany ludzki gen APP wbudowany w jego DNA, aby uzyskać odpowiedni model choroby Alzheimera. Mutacje te to szwedzkie mutacje podwójnego błędu i pojedynczego błędnego sensu z Indiany, które są związane z rodzinnymi formami AD4,8,12. W przypadku braku dodatkowej zniewagi, ten model szczura starzeje się bez rozwoju charakterystycznych blaszek Aβ lub splątków neurofibrylarnych12. Dlatego, w celu wywołania patologii behawioralnej podobnej do AD, wprowadza się mały udar do prawego prążkowia, aby naśladować małe udary podkorowe często występujące u pacjentów z demencją9. Udar u transgenicznego szczura APP21 ucieleśnia stan współistniejący i umożliwia badanie różnych rodzajów zmian behawioralnych związanych z obydwoma stanami chorobowymi. W szczególności, ta indukcja patologii podobnej do AD i deficytów poznawczych u dorosłego szczura pozwala nam badać najwcześniejsze zmiany molekularne i poznawcze poprzedzające AD.

Ponieważ celem jest określenie pierwszych oznak zmian w zachowaniu i ponieważ zarówno udar, jak i AD mają bardzo różne patologie behawioralne, podczas badania modelu współistniejącego, zadania behawioralne muszą oceniać różne fenotypy behawioralne. Istnieje szereg stosunkowo czułych testów, które można wykonać w celu analizy zachowań motorycznych i poznawczych w modelach gryzoni, które obejmują różne paradygmaty i sprzęt. Aby szczegółowo przeanalizować funkcje motoryczne kończyn przednich i tylnych, zaimplementowano zadanie cylindra i zadanie chodu po belce w celu wykrycia deficytów motorycznych i monitorowania lokomocji w tym modelu. Inne wrażliwe zadania mające na celu specyficzną ocenę umiejętności motorycznych kończyn przednich (tj. zadanie na schodach i zadanie sięgania po pojedynczą kulkę) wymagają deprywacji pokarmowej11,13,14. Aby uniknąć któregokolwiek ze znanych skutków deprywacji żywności na patologie chorobowe15,16,17, testy te zostały uznane za nieodpowiednie dla tego badania. Zadanie cylindryczne ocenia spontaniczne użycie kończyn przednich szczura podczas chowu w nowym środowisku i może wykryć asymetrię między kończynami przednimi u szczurów z jednostronnym udarem10,18. Główną zaletą tego zadania jest to, że urządzenie może być wykorzystywane do innych zadań behawioralnych, takich jak zadanie wymuszonego pływania Porsolt19. W przeciwieństwie do zadania cylindrycznego, zadanie chodu po belce umożliwia również analizę kontroli motorycznej kończyn tylnych i przednich, oprócz ruchu10,14. Chodzenie na belce obejmuje komponent lokomotoryczny, komponent równowagi i umiejętne ułożenie stopy. Oba te testy są opłacalne, proste i efektywne czasowo oraz wyjaśniają wpływ udaru mózgu i choroby Alzheimera na różnice w funkcjonowaniu kończyn.

Oprócz zmian w funkcjach motorycznych, AD wiąże się z deficytami pamięci, które mogą wystąpić we wczesnych stadiach postępu choroby. Zajmując się patologiami podobnymi do AD w modelu gryzoni, ważne jest, aby ocenić uczenie się i pamięć zależne od hipokampa, ponieważ hipokamp jest ważną strukturą mózgu, na którą w dużym stopniu wpływa AD2. Hipokamp jest niezbędnym regionem mózgu do uczenia się przestrzennego i pamięci, a jego funkcję można testować przy użyciu różnych paradygmatów labiryntu u gryzoni. Jednym z najczęściej używanych zadań labiryntowych dla modeli gryzoni z różnych chorób jest labirynt wodny Morris20. Labirynt wodny Morrisa wykorzystuje wskazówki przestrzenne, aby pomóc szczurowi w zlokalizowaniu stacjonarnej ukrytej platformy i testuje przestrzenną pamięć odniesienia, gdy platforma jest usuwana. Cenną zaletą zestawu labiryntu wodnego jest to, że można go bardzo elastycznie dostosować w zależności od proponowanego pytania badawczego20.

Po raz pierwszy opisane techniki zostały użyte do oceny funkcji motorycznych i poznawczych w nowym modelu współwystępowania udaru mózgu i AD u współchorobliwych szczurów. obejmujące małe udary w transgenicznym modelu szczurzym APP21. Współwystępowanie osiągnięto poprzez wywołanie zwężenia naczyń krwionośnych w prążkowiu w celu wywołania małego udaru u transgenicznych szczurów APP21. Ten model udaru został dobrze ugruntowany jako stan współistniejący w alternatywnym szczurzym modelu AD11. Prace nad tym nowatorskim transgenicznym modelem szczurów APP21 miały na celu stworzenie modelu o większej wartości translacyjnej. Podczas gdy zadania behawioralne są opisane za pomocą współistniejącego modelu udaru mózgu i szczura z chorobą Alzheimera, zadania te można dalej zastosować do innych modeli udaru lub modeli innych chorób neurologicznych (np. choroby Parkinsona). Opisana ogólna metodologia będzie miała szerokie zastosowanie do tych innych stanów chorobowych, ale ramy czasowe i paradygmaty zachowań mogą wymagać zmiany w oparciu o proponowane pytanie badawcze i model. Opisane zadania są nie tylko elastyczne, ale także skutecznie wykazują niewielkie braki, a jednocześnie są efektywne kosztowo i czasowo.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Właściwa instytucjonalna komisja etyczna ds. zwierząt powinna zatwierdzić wszystkie procedury behawioralne przed rozpoczęciem eksperymentów. Wszystkie opisane tutaj prace na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Podkomitet ds. Wykorzystania Zwierząt Uniwersytetu Zachodniego i są zgodne z wytycznymi Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami. Te eksperymenty na zwierzętach zostały przeprowadzone w fazie światła.

1. Zadanie cylindra do oceny motorycznej kończyn przednich

  1. Konfiguracja sprzętu
    1. Zdobądź cylinder z pleksiglasu z perforowaną pokrywą, który dopasuje się do wielkości szczura użytego do eksperymentu. Rozmiar cylindra nie powinien pozwalać szczurowi na dosięgnięcie szczytu podczas odchowu i powinien pozostawiać 2 cm między ścianą a nosem szczura a podstawą ogona szczura. Standardowy rozmiar cylindra to 23 cm średnicy i 40 cm wysokości dla 6-miesięcznego (400-600 g) szczura.
    2. Umieść lustro pod kątem 45° poniżej aparatu cylindrycznego, tak aby cylinder był osadzony na stojaku z pleksiglasu lub innej formie podparcia około 30 cm nad blatem stołu.
    3. Ustaw kamerę wideo na statywie w odpowiedniej odległości, aby zobrazować całą średnicę cylindra w lustrze na kamerze wideo.
    4. Ustaw oświetlenie na ściemniane i włącz biały szum w pomieszczeniu (np. niski poziom głośności, subtelna muzyka), aby zniwelować efekt nagłych głośnych dźwięków. Powinno to zachęcić do ruchu i zapobiec zamarzaniu z powodu głośnych dźwięków.
  2. Procedura eksperymentalna
    1. Przenieś szczury do pomieszczenia eksperymentalnego 30 minut przed rozpoczęciem pierwszej próby, aby zaaklimatyzować szczury w pomieszczeniu przy grającej muzyce i oświetleniu.
    2. Napisz odpowiednie informacje o zwierzęciu i badaniu (tj. numer zwierzęcia, dzień na osi czasu i numer badania) na małej białej tablicy. Umieść tę tablicę przed lustrem.
    3. Naciśnij przycisk nagrywania na kamerze wideo z białą tablicą przed lustrem, podnieś szczura w pobliżu podstawy ogona, umieść szczura w cylindrze i zabezpiecz pokrywę. Odsuń się z boku cylindra, aby nie zakłócać nagrywania wideo.
    4. Zdejmij białą tablicę sprzed lustra i pozwól kamerze wideo nagrywać szczura w cylindrze przez 5 minut (użyj timera, aby nagrać 5 minut od momentu usunięcia białej tablicy). To jest jedna próba.
    5. Po próbie wyczyść cylinder ręcznikiem papierowym i wodą.
    6. Powtórz kroki 1.2.2-1.2.5 jeszcze dwa razy, aby uzyskać w sumie trzy próby. Między próbami powinien być 20-30 minut, aby zmniejszyć szansę na przyzwyczajenie się do butli. W tym czasie przeprowadź próby cylindrów dla innych szczurów.
  3. Analiza wideo
    1. Importuj pliki z kamery wideo do programu do edycji wideo (np. iMovie)
    2. Skompiluj filmy w klipy dla każdej próby. Wycisz głośność wideo i zmniejsz szybkość wideo do 25% oryginału.
    3. Policz liczbę kontaktów kończyn przednich ze ścianą cylindra dla lewej i prawej kończyny przedniej. W przypadku jednoczesnych kontaktów lewych i prawych policz te kontakty kończyn przednich jako "oba". Należy pamiętać, że film jest nagrywany przez lustro, a to, co wydaje się być lewą kończyną przednią na filmie, w rzeczywistości odpowiada prawej kończynie przedniej zwierzęcia.
    4. Oblicz procentowe użycie kończyny przedniej dotkniętej chorobą (przeciwlegle do udaru) za pomocą następującego równania: [{(dotknięte kontakty + 1/2 kontaktów obustronnych)/całkowita liczba kontaktów} x 100]. Wyniki zarówno grup typu dzikiego, jak i grupy transgenicznej bez udaru są uważane za grupy porównawcze w celu oceny prezentacji problemów wywołanych chorobą.

2. Zadanie chodu po belce do oceny motoryki dużej

  1. Konfiguracja sprzętu
    1. Zdobądź gładką, uszczelnioną drewnianą belkę o szerokości 2 cm i długości około 120 cm (optymalna szerokość dla szczura o wadze 200-600 g).
    2. Ustaw dwa stoły lub regały w odległości 100 cm od siebie. Powierzchnie każdej jednostki powinny znajdować się około 40 cm nad ziemią.
    3. Przymocuj oba końce belki do powierzchni stołu lub półki za pomocą taśmy. Około 1 m długości niepodpartej belki powinno być teraz podniesione 40 cm nad ziemię.
    4. Ustaw kamerę wideo na stojaku, rejestrując całą długość belki. Aby zwiększyć kontrast w filmie, rozważ wprowadzenie czarnego tła za belką w przypadku użycia białych szczurów.
  2. Procedura eksperymentalna
    1. Przenieś szczury do pomieszczenia eksperymentalnego 30 minut przed rozpoczęciem pierwszej próby, aby zaaklimatyzować szczury w pomieszczeniu przy grającej muzyce i oświetleniu.
    2. Umieść domową klatkę szczura lub rurki wzbogacające środowisko na jednym końcu belki i umieść szczura na drugim końcu belki.
    3. Przeprowadź kilka niezarejestrowanych przebiegów na dwa dni przed próbami eksperymentalnymi. Pozwól szczurowi zbadać teren i poprowadź go w kierunku belki, trzymając podstawę ogona szczura.
    4. Gdy szczur przekroczy belkę, przesuń klatkę lub rurkę na drugi koniec belki i powtórz. Kiedy szczur swobodnie przekroczy belkę w dowolnym kierunku, sesja treningowa dobiega końca. Utrzymuj stałą liczbę treningów dla wszystkich zwierząt.
    5. Napisz odpowiednie informacje o zwierzęciu i badaniu (tj. numer zwierzęcia, dzień na osi czasu i numer badania) na małej białej tablicy. Przyklej tę białą tablicę do ściany za belką.
    6. Umieść klatkę domową szczura lub rurkę wzbogacającą środowisko na jednym końcu belki.
    7. Naciśnij przycisk nagrywania na kamerze wideo i podnieś szczura za podstawę ogona i umieść na końcu belki naprzeciwko klatki domowej lub rurki.
    8. Należy zapisać całą próbę, która kończy się, gdy szczur pomyślnie zakończy przemierzanie całej długości podniesionej belki. Jeśli szczur zatrzyma się w połowie belki, delikatnie chlupocz szczura za podstawę ogona lub delikatnie dotknij ogona szczura, aby ułatwić ruch w poprzek belki. Nie popychaj szczura w żaden sposób do przodu.
    9. Powtórz próby, w których szczur obraca się na boki na belce, wielokrotnie przestaje chodzić lub chodzi niekonsekwentnie. Jeśli szczur upadnie i nadal będzie trzymał się belki, delikatnie zbierz szczura i umieść go z powrotem na belce w miejscu upadku i kontynuuj próbę.
    10. Przenieś klatkę domową lub rurkę na drugi koniec belki, zmień próbę # na białej tablicy i nagraj kolejną próbę.
    11. Powtarzaj tę procedurę, aż zostanie ukończonych łącznie 6 prób, z 3 próbami zarejestrowanymi dla każdego kierunku. Wszystkie 6 prób dla szczura można zarejestrować przed rozpoczęciem prób dla następnego szczura.
  3. Analiza wideo
    1. Importuj pliki z kamery wideo do programu do edycji wideo (np. iMovie).
    2. Skompiluj filmy w klipy dla każdej próby i wycisz głośność wideo. Przeanalizuj każdy klip wideo klatka po klatce.
    3. Policz całkowitą liczbę kroków, które szczur pokonuje, aby przejść całą długość belki oraz całkowitą liczbę poślizgnięć lewej i prawej kończyny tylnej i przedniej oraz całkowitą liczbę upadków. Wyniki zarówno grup typu dzikiego, jak i grupy transgenicznej bez udaru są brane pod uwagę w porównaniu z grupą współistniejącą, aby ocenić pojawienie się deficytów unikalnych dla stanu współistniejącego.

3. Labirynt wodny Morrisa do zależnego od hipokampa uczenia się przestrzennego i pamięci referencyjnej

  1. Konfiguracja sprzętu
    1. Zabezpiecz kamerę wideo umieszczoną nad środkiem okrągłego basenu (148 cm średnicy i 58 cm głębokości). Ustaw cztery wyznaczone ćwiartki prawidłowo z obrysem puli w oprogramowaniu śledzącym.
    2. Napełnij okrągły basen wodą o głębokości około 36 cm. Wodę należy podgrzać do temperatury pokojowej, napełniając basen na kilka dni przed rozpoczęciem protokołu eksperymentalnego.
    3. Dodaj czarną, nietoksyczną farbę akrylową, aż woda stanie się nieprzezroczysta w przypadku białych szczurów. Użyj jasnego koloru, takiego jak biały, dla szczurów o ciemniejszym kolorze.
    4. Otocz basen pustymi powierzchniami ścian, w tym w razie potrzeby ściankami działowymi. Będąc w basenie, szczur nie powinien być w stanie zobaczyć eksperymentatorów.
    5. Wytnij 4 duże wskazówki przestrzenne o różnych kształtach z różnych kolorów tablicy plakatowej i przymocuj jeden kształt do ściany na wyznaczone lokalizacje basenów na północy, wschodzie, południowym wschodzie i południowym zachodzie. Te wskazówki powinny znajdować się nieco wyżej niż krawędź basenu.
    6. Włącz radio przy niskiej głośności w północno-zachodnim kwadrancie, aby zapobiec rozpraszaniu szczura przez nieoczekiwane głośne dźwięki podczas testowania.
    7. Umieść okrągłą platformę (średnica 11.5 cm, powierzchnia 2-3 cm poniżej poziomu wody) na środku kwadrantu docelowego.
    8. Wyłącz główne światła w pomieszczeniu i włącz lampę stojącą po przeciwnej stronie przegrody pokoju niż basen, aby oświetlić obszar.
  2. Konfiguracja komputera
    1. Użyj programu śledzącego, który jest przeznaczony do zadań zachowania labiryntu wodnego Morrisa i skonfiguruj protokół przed rozpoczęciem eksperymentów. Przykład możliwego programu przedstawiono na rysunku 4.
    2. Ustaw 4 kolejne dni z 4 próbami po 90 sekund każda dla eksperymentu uczenia przestrzennego.
    3. Ustaw 2 oddzielne eksperymenty z sondą po 30 sekund każdy po 24 godzinach od ostatniej próby uczenia się przestrzennego i 1 tydzień po pierwszym eksperymencie z sondą.
    4. Ustaw próby uczenia się ze wskazówkami na 4 próby dziennie przez 2 kolejne dni, począwszy od 24 godzin po drugim eksperymencie z sondą. Każda próba powinna trwać łącznie 60 sekund.
    5. Dla każdego etapu należy ustawić kolejność badań tak, aby między każdym badaniem dla danego zwierzęcia było 20-minutowy odstęp między próbami. Inne zwierzęta mogą być prowadzone w tym interwale między próbami, o ile każde zwierzę zachowa 20-minutowy odstęp między próbami.
    6. Upewnij się, że pozycja platformy ma być zdefiniowana przez eksperymentatora, a wszystkie inne strefy są zdefiniowane przez wyznaczoną pozycję platformy.
    7. Ustaw program tak, aby ręcznie rozpoczynał i kończył każdą próbę.
  3. Eksperyment z uczeniem przestrzennym
    1. Umieść okrągłą platformę w południowo-zachodnim kwadrancie. Powinien być wyrównany z okrągłym obszarem wyznaczonym jako "platforma" w kwadrancie programu komputerowego.
    2. Pozycje startowe wokół basenu powinny być losowo przydzielane każdemu szczurowi. Reprezentują wszystkie pozycje startowe w każdej grupie badanej. Żaden szczur nie startuje z pozycji północno-wschodniej w przypadku jakichkolwiek prób uczenia się przestrzennego w przedstawionym paradygmacie, aby umożliwić nową pozycję początkową podczas testowania sondy.
    3. Przytrzymaj szczura u nasady ogona i delikatnie umieść go w wodzie wzdłuż ściany basenu w wyznaczonej pozycji początkowej i szybko zejdź szczurowi z oczu.
    4. Niech drugi eksperymentator uruchomi oprogramowanie śledzące, gdy tylko szczur znajdzie się w wodzie. Timer powinien zacząć odliczać od 0 w programie śledzącym.
    5. Jeśli szczur zlokalizuje platformę, poproś drugiego eksperymentatora, aby przerwał próbę na komputerze i pozostawił szczura na platformie na co najmniej 30 sekund przed jej odzyskaniem. Jeśli szczur zeskoczy z platformy, zanim próba zostanie zatrzymana na komputerze, próba jest kontynuowana.
    6. Jeśli szczur nie znajdzie platformy w wyznaczonym czasie próbnym, poprowadź szczura do platformy za pomocą ręki (zmuszając szczura do podążania za twoją ręką lub prowadząc szczura za podstawę ogona). Przytrzymaj szczura na platformie przez 30 sekund.
    7. Wyjmij szczura z basenu za podstawę ogona na ramię eksperymentatora, które jest przykryte ręcznikiem lub pozwól szczurowi wspiąć się na przenośną powierzchnię.
    8. Powtórzyć kroki 3.3.3-3.3.7, aby uzyskać łącznie 4 próby na szczura. Przerwa między próbami powinna wynosić 20 minut dla każdego szczura.
    9. Wróć szczury do ich domowej klatki pod lampą grzewczą na co najmniej 10 minut po ostatniej próbie uczenia się przestrzennego szczura.
    10. Kontynuuj dokładnie ten sam protokół uczenia się przestrzennego od dnia 2 do dnia 4 uczenia się przestrzennego.
    11. W dniach 2-4 nie trzymaj już szczura na platformie. Pozwól szczurowi siedzieć na platformie bez pomocy przez 30 sekund, gdy eksperymentatorzy są poza zasięgiem wzroku. Czasami można to zrobić podczas późniejszych prób w dniu 1.
  4. Eksperyment z sondą
    1. Usuń platformę z basenu. Upewnij się, że poprzednia pozycja platformy pozostaje zdefiniowana na komputerze (okrąg w południowo-zachodnim kwadrancie).
    2. Umieść szczura w wodzie wzdłuż ściany basenu w pozycji północno-wschodniej i szybko zejdź szczurowi z oczu. Użycie nowej pozycji początkowej na północnym wschodzie zapewnia, że szczur przypomina sobie pozycję platformy niezależnie od wcześniej wyszkolonych pozycji startowych.
    3. Niech drugi eksperymentator uruchomi oprogramowanie śledzące, gdy tylko szczur znajdzie się w wodzie. Timer powinien zacząć odliczać od 0 w oprogramowaniu śledzącym.
    4. Chwyć szczura z południowo-zachodniej ćwiartki basenu za podstawę ogona i przytrzymaj ramię pokryte ręcznikiem lub pozwól szczurowi wspiąć się na przenośną powierzchnię.
    5. Umieść szczury w ich domowej klatce pod lampą grzewczą na co najmniej 10 minut po próbie sondy każdego szczura.
    6. Powtórz ten eksperyment (kroki 3.4.1-3.4.5) 1 tydzień później.
  5. Eksperyment z uczeniem się ze wskazówkami
    1. Użyj taśmy, aby przymocować białą kulistą kij o średnicy 4 cm na stojaku o wysokości 8,5 cm na platformie (całkowita wysokość kija to 12,5 cm). Wierzchołek kulistej wskazówki będzie znajdował się co najmniej 8,5 cm nad poziomem wody.
    2. Usuń wskazówki przestrzenne ze ścian otaczających basen.
    3. Losowo dobieraj pozycje na platformie i pozycje startowe dla każdego szczura w każdej grupie. Wszystkie pozycje platformy i startowe powinny być reprezentowane dla każdej grupy leczonej.
    4. Umieść platformę w wyznaczonym obszarze platformy i zdefiniuj w oprogramowaniu śledzącym.
    5. Umieść szczura w wodzie wzdłuż ściany basenu w wyznaczonej pozycji startowej i szybko zejdź szczurowi z oczu.
    6. Niech drugi eksperymentator uruchomi oprogramowanie śledzące, gdy tylko szczur znajdzie się w wodzie. Timer powinien zacząć odliczać od 0 w oprogramowaniu śledzącym.
    7. Gdy szczur dotrze do platformy, poproś drugiego eksperymentatora o zatrzymanie próby na komputerze. Jeśli szczur zeskoczy z platformy, próba jest kontynuowana. Przed odzyskaniem szczura pozwól mu usiąść na platformie przez 15 sekund.
    8. Wyciągnij szczura z basenu za podstawę ogona i przytrzymaj ramię pokryte ręcznikiem lub pozwól szczurowi wspiąć się na przenośną powierzchnię.
    9. Sprawdź pozycję platformy dla następnego szczura i przesuń platformę w odpowiedni obszar zdefiniowany w oprogramowaniu śledzącym.
    10. Powtórz kroki 3.5.4-3.5.9 dla następujących 3 prób. Przerwa między próbami powinna wynosić 15 minut.
    11. Wróć szczury do ich domowej klatki pod lampą grzewczą na co najmniej 10 minut po ostatniej próbie uczenia się każdego szczura.
    12. Kontynuuj ten sam protokół dla 2 dnia nauki z cuedem.
  6. Analiza danych
    Uwaga: Często używany jest czas spędzony w strefach, dystans przebyty w strefach, średnia prędkość, liczba wejść do stref i czas do pierwszego wejścia do stref.
    1. Analizuj osobno czas i odległość do dotarcia do strefy platformy oraz średnią dzienną prędkość uczenia się przestrzennego i cued. W przypadku eksperymentów z sondą przeanalizuj opóźnienie do pierwszego wejścia do strefy docelowej jako nieprzetworzony czas lub procentową zmianę między sondą 1 a sondą 2.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Opisane zadania behawioralne zostały wykorzystane do wykazania skutków udaru w transgenicznym modelu choroby Alzheimera u szczurów APP21. Przewiduje się, że połączenie udaru i transgenu APP21 doprowadzi do większego deficytu motorycznego w dotkniętych kończynach, a także do zwiększenia deficytów pamięci.

Test cylindra służył do oceny ogólnej funkcji motorycznej kończyn przednich i jest reprezentowany jako stopień wykorzystania d...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Połączenie udaru mózgu i choroby Alzheimera powoduje bardzo wyraźne patologie behawioralne, które mogą wpływać zarówno na funkcje motoryczne, jak i poznawcze, w zależności od ciężkości każdego stanu. W związku z tym konieczne jest wykorzystanie różnych zadań behawioralnych w celu określenia indywidualnego wkładu tych schorzeń, a także uzyskania pewnego wglądu w połączone i potencjalnie interaktywne efekty w stanie współistniejącym. Przedstawione dane pokazują trzy opłacalne, efektywne czasowo i wrażliwe zadania behawiora...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Podziękowania

Ta praca była możliwa dzięki finansowaniu z Canadian Institutes of Health Research (CIHR) i autorzy chcieliby podziękować CIHR za wsparcie finansowe.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
CylinderWestern UniversityPlexiglas Cylinder
Średnica cylindra: 23 cm
Wysokość cylindra: 40 cm
Wysokość platformy: 30 cm
Długość lustra: 35 cm
Szerokość lustra: 26,5 cm		Zostało to wykonane specjalnie przez Western University Machine Services dla naszego laboratorium. Skontaktuj się z wybranym przez siebie producentem, aby zaprojektować ten produkt.
Ręczna kamera wideoJVCGZ-E200
Kamera wideo StatywSlikF163
Radio z budzikiem AM/FMSylvaniaSCR1388
Biała tablicaWalmartSzerokość: 71,12 cm
Wysokość: 55,88 cm		Można je kupić w każdym sklepie (np. Walmart, księgarnie uniwersyteckie)
Marker suchościeralnyExpoExpo Suchościeralny oryginał MarkerMożna je kupić w każdym sklepie (np. Walmart, księgarnie uniwersyteckie)
Belka drewnianaRonaSklejka
Szerokość: 2 cm
Długość: 100 cm
Taśma laboratoryjna ogólnego przeznaczenia VWRVWR Intl.89097-920
iMovie '11Apple Inc.Wersja 9.0.9 (1795)Jest to wersja użyta w tym manuskrypcie, ale można użyć dowolnej innej wersji iMovie lub oprogramowania do edycji wideo.
Basen z labiryntem wodnym Morris z platformąStoelting Co.60136/60035Nie są to dokładnie te same produkty, które zostały użyte w filmie, ale są zasadniczo identyczne.
Wskazówka platformy-Zastosowana kije platformy została stworzona przy użyciu małego metalowego stojaka i białej kulistej piankowej piłki. Można je prawdopodobnie kupić w każdym sklepie z materiałami do majsterkowania (np. Walmart, Rona itp.)
Filary 71-calowa lampa podłogowaWalmartHW-F0377SLV
ANY-Maze Oprogramowanie do śledzenia zachowańStoelting Co.60000Istnieją pakiety ANY-maze®, które zawierają kamerę z komputerem i akcesoriami lub bez niego.
Kompaktowa kamera wideoLaptop LogitechV-U0023
Hewlett-PackardHP Pavilion dv6 Notebook PCSpecyfikacja laptopa: AMD A6-3420M APU z grafiką Radeon HD Graphics 1,50 GHz, 6,00 GB RAM, 64-bitowy system operacyjny.
Americana Nietoksyczna farba akrylowaDecoArtDAO67-9Można ją zamówić na stronie DecoArt lub kupić w sklepie w sklepach DecoArt.
Tablica plakatowaWalmartPA-1961

Bibliografia

  1. Auld, D., Kornecook, T., Bastianetto, S., Quirion, R. Alzheimer's disease and the basal forebrain cholinergic system: relations to β-amyloid peptides, cognition, and treatment strategies. Prog Neurobiol. 68 (3), 209245(2002).
  2. Huang, Y., Mucke, L. Alzheimer Mechanisms and Therapeutic Strategies. Cell. 148 (6), (2012).
  3. Querfurth, H., LaFerla, F. Alzheimer's disease. New Engl J Med. 362 (4), 329-344 (2010).
  4. Karran, E., Mercken, M., Strooper, B. The amyloid cascade hypothesis for Alzheimer's disease: an appraisal for the development of therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 10 (9), 698-712 (2011).
  5. Akiyama, H., et al. Inflammation and Alzheimer's disease. Neurobiol Aging. 21 (3), (2000).
  6. Butterfield, D., Drake, J., Pocernich, C., Castegna, A. Evidence of oxidative damage in Alzheimer's disease brain: central role for amyloid β-peptide. Trends Mol Med. 7 (12), 548554(2001).
  7. Kalaria, R. The role of cerebral ischemia in Alzheimer's disease. Neurobiol Aging. 21 (2), 321-330 (2000).
  8. Selkoe, D. Alzheimer's disease: genes, proteins, and therapy. Physiol Rev. 81 (2), 741-766 (2001).
  9. Snowdon, D. A., et al. Brain infarction and the clinical expression of alzheimer disease: The nun study. JAMA. 277 (10), 813(1997).
  10. Clarke, J., et al. Overexpression of APP provides neuroprotection in the absence of functional benefit following middle cerebral artery occlusion in rats. Eur J Neurosci. 26 (7), 1845-1852 (2007).
  11. Whitehead, S., Hachinski, V., Cechetto, D. Interaction Between a Rat Model of Cerebral Ischemia and β-Amyloid Toxicity Inflammatory Responses. Stroke. 36 (1), 107-112 (2005).
  12. Agca, C., et al. Development of transgenic rats producing human β-amyloid precursor protein as a model for Alzheimer's disease: Transgene and endogenous APP genes are regulated tissue-specifically. BMC Neuroscience. 9 (1), 28(2008).
  13. Bayona, N. A., Gelb, A. W., Jiang, Z., Wilson, J. X., Urquhart, B. L., Cechetto, D. F. Propofol neuroprotection in cerebral ischemia and its effects on low-molecular-weight antioxidants and skilled motor tasks. Anesthesiology. 100 (5), 1151-1159 (2004).
  14. Langdon, K., Clarke, J., Corbett, D. Long-term exposure to high fat diet is bad for your brain: exacerbation of focal ischemic brain injury. Neuroscience. 182, 82-87 (2011).
  15. Brownlow, M., et al. Partial rescue of memory deficits induced by calorie restriction in a mouse model of tau deposition. Behav Brain Res. 271, 7988(2014).
  16. Halagappa, V., et al. Intermittent fasting and caloric restriction ameliorate age-related behavioral deficits in the triple-transgenic mouse model of Alzheimer's disease. Neurobiol Dis. 26 (1), (2007).
  17. Maalouf, M., Rho, J., Mattson, M. The neuroprotective properties of calorie restriction, the ketogenic diet, and ketone bodies. Behav Brain Res. 59 (2), (2008).
  18. Tillerson, J. L., et al. Forced limb-use effects on the behavioral and neurochemical effects of 6-hydroxydopamine. Neuroscience. 21 (12), 4427-4435 (2001).
  19. Sierksma, A., et al. Improvement of spatial memory function in APPswe/PS1dE9 mice after chronic inhibition of phosphodiesterase type 4D. Neuropharmacology. 77, (2013).
  20. D'Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Behav Brain Res. 36 (1), 60-90 (2001).
  21. Vorhees, C., Williams, M. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Model choroby Alzheimeramodel szczura po udarzetest cylindratest chodzenia po belcelabirynt wodny Morrisaocena uczenia się przestrzennegobadanie pamięci referencyjnejocena funkcji motorycznychparadygmat behawioralny
Uczenie się przestrzenne zależne od motoryki i hipokampa oraz ocena pamięci referencyjnej w transgenicznym szczurzym modelu choroby Alzheimera z udarem mózgu
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.