To badanie przedstawia innowacyjny system mobilności zwierząt oparty na kołach do biegania, aby określić ilościowo efektywną aktywność fizyczną u szczurów. Zbudowano przyjazne dla szczurów stanowisko testowe wykorzystujące predefiniowaną adaptacyjną krzywą przyspieszenia, a wysoka korelacja między efektywnym tempem ćwiczeń a objętością zawału sugeruje potencjał protokołu w eksperymentach zapobiegających udarowi.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Innowacyjny mechanizm oparty na kole jezdnym poprawiający wydajność treningu szczurów
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
To badanie przedstawia system mobilności zwierząt, wyposażony w koło do biegania pozycjonującego (PRW), jako sposób na ilościowe określenie skuteczności aktywności fizycznej w zmniejszaniu nasilenia skutków udaru u szczurów. System ten zapewnia bardziej efektywny trening ćwiczeń zwierząt niż dostępne na rynku systemy, takie jak bieżnie i zmotoryzowane koła do biegania (MRW). W przeciwieństwie do MRW, który może osiągać prędkości tylko poniżej 20 m/min, szczury mogą poruszać się ze stabilną prędkością 30 m/min po bardziej przestronnym torze jezdnym o dużej gęstości, wspartym na akrylowym kole o szerokości 15 cm i średnicy 55 cm. Korzystając z predefiniowanej adaptacyjnej krzywej przyspieszenia, system nie tylko zmniejsza błąd operatora, ale także szkoli szczury, aby pracowały wytrwale, aż do osiągnięcia określonej intensywności. Aby ocenić skuteczność ćwiczeń, pozycja szczura w czasie rzeczywistym jest wykrywana przez cztery pary czujników podczerwieni umieszczonych na kole biegowym. Po zainicjowaniu adaptacyjnej krzywej przyspieszenia za pomocą mikrokontrolera, dane uzyskane przez czujniki podczerwieni są automatycznie rejestrowane i analizowane w komputerze. Dla porównania na szczurach przeprowadza się 3-tygodniowy trening z wykorzystaniem bieżni, MRW i PRW. Po chirurgicznym wywołaniu niedrożności tętnicy środkowej mózgu (MCAo), przeprowadzono zmodyfikowane oceny ciężkości neurologicznej (mNSS) i test pochyłej płaszczyzny w celu oceny uszkodzeń neurologicznych u szczurów. PRW został eksperymentalnie zatwierdzony jako najskuteczniejszy spośród takich systemów mobilności zwierząt. Co więcej, miara skuteczności ćwiczeń, oparta na analizie pozycji szczurów, wykazała, że istnieje wysoka ujemna korelacja między efektywnym ćwiczeniem a objętością zawału i może być wykorzystana do ilościowego określenia treningu szczurów w dowolnym rodzaju eksperymentów mających na celu zmniejszenie uszkodzeń mózgu.
Wprowadzenie
Udary nieustannie stanowią obciążenie finansowe dla krajów na całym świecie, pozostawiając niezliczoną ilość pacjentów niepełnosprawnych fizycznie i umysłowo 1,2. Istnieją dowody kliniczne sugerujące, że regularne ćwiczenia mogą poprawić regenerację nerwów i wzmocnić połączenia nerwowe 3,4, a także wykazano, że ćwiczenia mogą zmniejszyć ryzyko wystąpienia udaru niedokrwiennego5. Z bieżnią lub kołem do biegania jako systemem treningu fizycznego, gryzonie, takie jak szczury, służą jako wskaźnik zastępczy dla ludzi do testowania skuteczności ćwiczeń w zdecydowanej większości eksperymentów klinicznych 6-8. System szkolenia zwykle polega na trenowaniu szczura przez określony czas, podczas którego szczur biegnie z określoną prędkością. Dlatego intensywność treningu jest zazwyczaj obliczana na podstawie szybkości i czasu trwania ćwiczeń 6-8. To samo podejście stosuje się do oszacowania ilości ćwiczeń wymaganych do ochrony neurofizjologicznej. Jednak ćwiczenia eksperymentalne czasami okazują się nieskuteczne, na przykład, gdy szczur potyka się, upada lub chwyta się szyn, gdy nie jest w stanie dogonić prędkości koła biegowego 9-11. Nie trzeba dodawać, że przypadki nieefektywnych ćwiczeń znacznie zmniejszają korzyści płynące z ćwiczeń. Mimo że obecnie nie ma żadnego powszechnie akceptowanego podejścia do ilościowego określania skuteczności ćwiczeń zmniejszających uszkodzenia mózgu, poziom skutecznych ćwiczeń nadal stanowi obiektywną ocenę dla badaczy klinicznych, aby zilustrować korzyści płynące z ćwiczeń w dyscyplinie neurofizjologii.
Istnieje szereg ograniczeń dla dostępnych na rynku systemów mobilności zwierząt używanych w dzisiejszych eksperymentach z redukcją uszkodzeń mózgu12. W przypadku bieżni szczury są zmuszane do biegania za pomocą wstrząsów elektrycznych, wywołując ogromny stres psychiczny u zwierząt, a tym samym zakłócając końcowe wyniki testów neurofizjologicznych 8,13,14. Koła jezdne można podzielić na dwa typy, a mianowicie dobrowolne i wymuszone. Dobrowolne koła do biegania pozwalają szczurom biegać naturalnie, powodując nadmierną zmienność ze względu na różnice w cechach fizycznych i zdolnościach szczurów15, podczas gdy zmotoryzowane koła do biegania (MRW) wykorzystują silnik do obracania koła, zmuszając szczury do biegania. Pomimo tego, że jest to również forma wymuszonego treningu, MRW wywiera mniejszy stres psychiczny na szczury niż bieżnie 13,16,17. Jednak eksperymenty z użyciem MRW wykazały, że szczury czasami przerywają ćwiczenie, chwytając się szyn na torze kołowym i odmawiając biegu z prędkością przekraczającą 20 m/min9. Przykłady te pokazują, że obecnie dostępne systemy mobilności zwierząt mają nieodłączną wadę, która hamuje efektywne ćwiczenia. Dla obiektywnych celów szkolenia szczurów, opracowanie wysoce skutecznego systemu treningowego, ale z niską ingerencją, jest zatem postrzegane jako pilna kwestia dla eksperymentów z ćwiczeniami neurofizjologicznymi.
To badanie przedstawia wysoce skuteczny system kół jezdnych do eksperymentów mających na celu zmniejszenie nasilenia skutków udaru11. Oprócz zmniejszonej liczby czynników zakłócających podczas procesu treningowego, system ten wykrywa pozycję do biegania szczura za pomocą czujników podczerwieni wbudowanych w koło, uzyskując w ten sposób bardziej wiarygodne oszacowanie efektywnej aktywności fizycznej. Stres psychologiczny narzucony przez tradycyjne bieżnie i częste przerwy w ćwiczeniach w MRW wypaczają obiektywność wynikowych szacunków ćwiczeń. System pozycjonującego koła biegowego (PRW) przedstawiony w tym badaniu został opracowany w celu zminimalizowania niepożądanych zakłóceń, zapewniając jednocześnie niezawodny model treningowy do ilościowego określania efektywnych ćwiczeń.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Oświadczenie etyczne: Procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone przez komisję etyki ds. zwierząt w Centrum Zwierząt Laboratoryjnych Southern Taiwan University of Science and Technology, Narodowa Rada Nauki, Republika Chińska (Tainan, Tajwan).
1. Konstrukcja struktury koła biegowego
UWAGA: Wszystkie elementy akrylowe powinny być przezroczyste. Po każdym użyciu należy umyć zdemontowane koło wodą, a następnie przetrzeć gumową bieżnię i arkusze akrylowe alkoholem.
- Należy przygotować akrylowe koło biegowe o średnicy 55 cm i szerokości 15 cm.
UWAGA: Koło to jest większe od tradycyjnego koła biegowego (średnica = 35 cm; szerokość = 12 cm) (FRycina 1A). - Za pomocą przecinaka wytnij otwór w kształcie ćwiartki koła w jednej z bocznych ścianek koła biegowego, który będzie służył szczurom jako wejście i wyjście (Rycina 1B). Umieść warstwę gumowej bieżni o wysokim współczynniku tarcia wewnątrz akrylowego koła (Rysunek 1B).
- Umieść pręt żelazny z łożyskami, aby połączyć koło biegowe (Rysunek 1B). Po obu stronach koła biegowego umieść dwie akrylowe kolumny trójkątne, które będą pełnić funkcję ramy wsporczej (Rycina 1B).
- Przymocuj półkoliste, przezroczyste arkusze akrylowe o grubości 1 mm do zewnętrznych boków dwóch trójkątnych kolumn za pomocą śrub. Na arkuszach tych należy rozmieścić czujniki podczerwieni. Upewnij się, że arkusze akrylowe znajdują się w odległości około 3 cm od każdej ze stron koła biegowego.
2. Rozmieszczenie czujników podczerwieni i wyznaczenie efektywnego obszaru ćwiczeń
UWAGA: Przy projektowaniu systemu podczerwieni należy wziąć pod uwagę rozmiar koła biegowego oraz długość szczura. Szczur aktywuje tylko jeden czujnik w danym momencie. W tym eksperymencie szczury mają długość od 20 do 23 cm.
- W arkuszach akrylowych wywiercić otwory co 45° (odcinek łuku = 21 cm), tak aby odległość między dwoma otworami była w przybliżeniu równa długości szczura testowego. Otwory powinny mieć taką samą wielkość jak czujniki podczerwieni (Rysunek 2A).
UWAGA: W przypadku tradycyjnych MRW wywiercić otwory co 70° (odcinek łuku = 21 cm, Rysunek 2B). - Podczas eksperymentu z PRW utrzymać szczury w stanie stałego biegu w zakresie od 0° do 135°.
UWAGA: Obszar ten definiuje się jako efektywną strefę ćwiczeń, podczas gdy pozostałe sekcje uznaje się za nieefektywne strefy ćwiczeń. Dla tradycyjnych MRW efektywną strefę ćwiczeń definiuje się jako odcinek od 0° do 140° (Rysunek 2B).
3. Napędzanie kołowrotka
- Do napędzania kołowrotka należy wykorzystać bezszczotkowy silnik prądu stałego oraz sterownik silnika.
- Na centralnej osi silnika należy zamontować gumowy dysk o średnicy 10 cm (Rysunek 1B).
- Wykorzystując żelazną ramę oraz sprężyny do podparcia silnika, należy połączyć gumowy dysk z centralnej osi silnika z zewnętrzną stroną kołowrotka.
UWAGA: Sprężyny muszą współdziałać ze śrubami, aby umożliwić dynamiczną regulację wysokości silnika i zapobiec odłączeniu gumowego dysku od bieżni kołowrotka w wyniku poluzowania sprężyn. - Za pomocą mikrokontrolera należy uruchomić silnik, aby napędzał gumowy dysk o średnicy 10 cm; tarcie pomiędzy gumowym dyskiem a bieżnią kołowrotka spowoduje jego obrót, tworząc zmotoryzowaną platformę kołowrotka.
- Należy sekwencyjnie zamontować cztery czujniki podczerwieni w zakresie od 0° do 135° (Rysunek 2A).
UWAGA: W przypadku tradycyjnych MRW należy zamontować czujniki w zakresie od 0° do 140° (Rysunek 2B). - Cztery pary czujników podczerwieni zamontowanych w obu arkuszach akrylu należy połączyć z ogólnymi pinami mikrokontrolera za pomocą przewodów jednżyłowych, tworząc w ten sposób system pozycjonowania kołowrotka.
4. Konstruowanie adaptacyjnej krzywej przyspieszenia
- Na trzy dni przed rozpoczęciem oficjalnego 3-tygodniowego treningu biegowego, przeszkol szczury, obsługując ręcznie kołowrotek.
UWAGA: Celem jest zapoznanie szczurów ze środowiskiem biegowym oraz sprawdzenie, czy każdy szczur jest w stanie wytrzymać bieg z prędkością 20 m/min.- Podczas treningu z ręcznym sterowaniem stopniowo zwiększaj prędkość biegu, aż szczur nie będzie w stanie utrzymać tempa. W takim przypadku zmniejsz prędkość, aż szczur odzyska stabilne tempo biegu, a następnie ponownie stopniowo zwiększaj prędkość, aż szczur osiągnie 20 m/min (linie przerywane na Rysunku 3). Trening ręczny obejmuje siedem szczurów w celu sporządzenia krzywych treningowych.
- Używając równania numerycznego do dopasowania danych pomiarowych z 3. dnia testów ręcznych, oblicz krzywe przyspieszenia najbliższe treningowi ręcznemu (krzywa z kółkami, Rysunek 3). Dopasuj Równanie 1 do surowych danych, gdzie Cini = 8, Cfin = 20 oraz τ = 30 reprezentują odpowiednio prędkość początkową, prędkość końcową oraz stałą czasową).
UWAGA: Równanie to dostosowuje się do kondycji organizmu szczura. Dlatego obliczoną krzywą należy określać jako adaptacyjny model treningu przyspieszenia.
(1) - Użyj Równania 1 w 1. tygodniu formalnego treningu.
- W 2. i 3. tygodniu treningu dostosuj parametry Równania 1, a mianowicie zmień A z 12 na 22, aby umożliwić osiągnięcie prędkości 30 m/min.
5. Sterowanie programem oprogramowania
UWAGA: Opracuj wyłącznie kod dla sterowania silnikiem opartego na mikrokontrolerze oraz dla przesyłania sygnałów z czujników podczerwieni do komputera w celu późniejszej analizy danych.
- Używając języka programowania C, należy napisać program sterujący składający się z jednego programu głównego oraz dwóch rutyn obsługi przerwań dla timera w mikrokontrolerze18.
- Należy upewnić się, że program główny inicjuje rejestry mikrokontrolera i tworzy model adaptacyjnej krzywej przyspieszenia w pamięci mikrokontrolera.
- Należy wykorzystać rutynę obsługi przerwań Timera 0 do aktywacji adaptacyjnej krzywej przyspieszenia oraz obliczenia całkowitego czasu treningu.
- Należy wykorzystać rutynę obsługi przerwań Timera 1 do odczytu danych sygnałowych z czujników podczerwieni i przesłania tych danych do komputera.
- Należy wykorzystać program główny do rejestrowania pozycji 0o w celu regulacji prędkości koła biegowego.
- W momencie aktywacji odbiorczego czujnika IR przy 0° należy zinterpretować to zdarzenie jako upadek, który jest sumowany przez program główny. Gdy liczba wystąpień upadków osiągnie próg 10% liczby detekcji pozycji szczura, należy automatycznie zmniejszyć prędkość koła biegowego jako środek bezpieczeństwa dla trenowanych szczurów. UWAGA: Prędkość koła biegowego jest redukowana do momentu, aż szczur powróci do bezpiecznej strefy (0o do 135o) i utrzyma stabilny stan biegu w ramach środków bezpieczeństwa.
6. Obsługa systemu pozycjonującego koła biegowego
- Włącz mikrokontroler i poczekaj, aż operator naciśnie przycisk w celu uruchomienia modelu treningowego dla każdego tygodnia.
- Naciśnij przycisk „Start”, aby rozpocząć model treningowy dla Tygodnia 1.
UWAGA: Silnik automatycznie przyspiesza zgodnie z adaptacyjną krzywą przyspieszenia, aż osiągnie prędkość 20 m/min, a następnie automatycznie zatrzymuje się po 30 min. - Naciśnij przycisk „Start”, aby rozpocząć model treningowy dla Tygodnia 2.
UWAGA: Silnik automatycznie przyspiesza zgodnie z adaptacyjną krzywą przyspieszenia, aż osiągnie prędkość 30 m/min, a następnie automatycznie zatrzymuje się po 30 min. - Naciśnij przycisk „Start”, aby rozpocząć model treningowy dla Tygodnia 3.
UWAGA: Silnik automatycznie przyspiesza zgodnie z adaptacyjną krzywą przyspieszenia, aż osiągnie prędkość 30 m/min, a następnie automatycznie zatrzymuje się po 60 min.
UWAGA: Przez cały proces treningowy przesyłaj bezprzewodowo dane sygnałowe odebrane z czujników podczerwieni do komputera.
- Naciśnij przycisk „Start”, aby rozpocząć model treningowy dla Tygodnia 1.
- Za pomocą komputera przeanalizuj dane lokalizacyjne, aby uzyskać efektywną miarę ćwiczeń dla całego procesu ćwiczeń (
). Patrz Równanie 2.
(2)
UWAGA: EEE, EED i IED reprezentują odpowiednio efektywną miarę ćwiczeń oraz czas trwania efektywnych i nieefektywnych ćwiczeń.
7. Trenowanie szczurów
- Losowo podziel dorosłe samce szczurów Sprague-Dawley na pięć grup (n = 9 dla każdej grupy): grupę pozorowaną (sham), kontrolną, bieżni (treadmill), MRW oraz PRW.
- Przeprowadź 3-tygodniowy trening fizyczny dla trzech grup ćwiczących, t.j. grup bieżni, MRW i PRW, natomiast nie stosuj go w grupach pozorowanej i kontrolnej.
UWAGA: 3-tygodniowy trening fizyczny dla każdej grupy ćwiczącej obejmuje: 20 m/min przez 30 min w 1. tygodniu, 30 m/min przez 30 min w 2. tygodniu oraz 30 m/min przez 60 min w 3. tygodniu.
8. Model zwierzęcy i model udaru
- Zgodnie z opisem w sekcji 7.1, losowo podziel wszystkie zaangażowane dorosłe samce szczurów Sprague-Dawley o masie od 250 do 280 g na 5 grup.
- Zważ wszystkie zwierzęta, aby zapewnić dokładne obliczenia dawkowania leków. Zanurz szczury w narkozie za pomocą pentobarbitalu sodu (25 mg/kg, podawany doprzewnowłocznie [i.p.]) oraz mieszaniny zawierającej ketaminę (4,4 mg/kg, domięśniowo [i.m.]), atropinę (0,02633 mg/kg, [i.m.]) i ksylazynę (6,77 mg/kg, [i.m.]).
- Oceń głębokość narkozy, monitorując częstotliwość oddechów (norma 70-115 oddechów/min), rytm, głębokość oddychania, kolor błon śluzowych oraz regularnie badając odruchy, np. uciśnięcie palca u nogi, uciśnięcie ogona, odruch powiekowy i rzęskowy.
- Wprowadź sondy temperatury do odbytnicy i utrzymuj temperaturę rektalną w przedziale od 37 do 37,5 °C, korzystając z oddzielnych lamp grzewczych.
- Wywołaj ogniskowe niedokrwienie poprzez przejściową okluzję tętnicy środkowej mózgu (MCAo), wprowadzając filament do tętnicy szyjnej wewnętrznej w celu zamknięcia ujścia tętnicy środkowej mózgu poprzez dostęp przez tętnicę szyjną zewnętrzną19.
- Przeprowadź analogiczne procedury operacyjne u zwierząt w grupie pozorowanej (sham), pomijając jednak wprowadzenie filamentu do tętnicy szyjnej wewnętrznej. Utrzymuj ogniskowe niedokrwienie mózgu przez 1 h, usuń filament, zamknij nacięcie, a następnie pozostaw 1 cm wystającego szwu nylonowego, który można wycofać, aby umożliwić reperfuzję.
- Podawaj zwierzętom podskórnie (s.c.) leki przeciwbólowe (buprenorfinę (0,05 mg/kg, s.c.)) dwa razy dziennie przez 3 dni w celu zapewnienia analgezji.
9. Ocena uszkodzeń neuronalnych
- Ocenę funkcji neurologicznych oraz motorycznych przeprowadza się odpowiednio za pomocą skali nasilenia deficytów neurologicznych (mNSS)20 or test na pochyłej płaszczyźnie21.
UWAGA: mNSS jest wynikiem złożonym z testów motorycznych (stan mięśni, nieprawidłowe ruchy), sensorycznych (wzrokowych, dotykowych i proprioceptywnych) oraz odruchowych. Przypisz jeden punkt za niepowodzenie w wykonaniu zadania. Oceń funkcje neurologiczne w skali od 0 do 18 (wynik prawidłowy = 0; maksymalny wynik deficytu = 18). - Oceń sprawność behawioralną wszystkich szczurów w dniu poprzedzającym operację oraz codziennie przez okres 7 dni po zabiegu.
- Zmierz siłę chwytu tylnych kończyn szczura, wykorzystując pochylną płaszczyznę.
- Codziennie umieszczaj szczury na nachylonej aparaturze wspinaczkowej; aklimatyzuj zwierzęta do aparatury i warunków testowych na tydzień przed rozpoczęciem badań.
- Umieść każdego szczura na aparacie i zachęcaj go do wspinania się po platformie aż na szczyt urządzenia podczas okresu aklimatyzacji.
- Podczas testu umieść szczura na górze aparatury, skierowując jego głowę w dół. Upewnij się, że oś ciała szczura pozostaje wzdłuż obszaru o wymiarach 20 x 20 cm2 gumowa żebrowana powierzchnia na nachylonej płaszczyźnie, zaczynając od kąta 25°.
- Dynamicznie zwiększaj kąt za pomocą śruby kulowej połączonej z silnikiem krokowym, aby wyznaczyć maksymalny kąt, przy którym zwierzę jest w stanie utrzymać się na płaszczyźnie. Stopniowo zwiększaj kąt nachylenia płaszczyzny, aż mysz nie zdoła utrzymać się na niej, a następnie wykryj zdarzenie ześlizgnięcia się. Kątem bazowym nachylenia płaszczyzny jest 25° na początku.
- Należy poprosić dwóch obserwatorów (nieznających informacji o tym, jakie leczenie zastosowano u szczurów), aby niezależnie ocenili i punktowali wszystkie testy behawioralne. t. j. średnia z maksymalnych kątów po stronie lewej i prawej.
- Uśmiercić wszystkie zwierzęta w 7. dobie po MCAo. Serca zwierząt pod głęboką narkozą (pentobarbital sodowy 100 mg/kg, i.p.) przepłukać solą fizjologiczną.22Wyjąć a następnie zanurzyć tkankę mózgu w zimnej soli fizjologicznej na 5 min, po czym podzielić ją na 2,0 mm przekroje koronalne za pomocą slicera do tkanek.22.
- Zanurzyć świeże przekroje mózgu w 2, 3, 5-trifenylotetrazolo-chlorku (TTC) o stężeniu 37 °C przez 30 min, a następnie przenieść plasterki do 5% roztworu formaldehydu w celu utrwalenia w 4 °C przez 24 h. Umieść zabarwione skrawki mózgu na uchwycie z pleksiglasu.
- Wykonaj zdjęcia barwionych TTC skrawków z użyciem skalibrowanego wzorca, wykorzystując kamerę CCD podłączoną do komputera osobistego z zainstalowanym oprogramowaniem do przetwarzania obrazów. Wykorzystaj również półautomatyczny system analizy obrazu w celu oszacowania obszaru zawału (mm2).2) z każdego skrawka mózgu barwionego TTC23.
- Oblicz całkowitą objętość zawału dla każdego przekroju poprzez zsumowanie obszarów zawałowych we wszystkich przekrojach mózgu. Oznacz obszary niebarwiące się (mózg niedokrwienny) oddzielnie po każdej stronie przekrojów o grubości 2 mm, a następnie oblicz objętość zawału oraz wartość średnią.
- Oblicz poprawioną objętość zawału (CIV) według wzoru
CIV= {LT- (RT- RI)}
d (3)
UWAGA: LT i RT oznaczają powierzchnie lewej i prawej półkuli w mm²2odpowiednio, RI to obszar zawału w mm2, a d = 2 mm to grubość warstwy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Niniejsza sekcja poświęcona jest porównaniom przeprowadzonym 1 tydzień po operacji w zakresie wyników mNSS, wyników testu na nachylonej płaszczyźnie oraz objętości zawałów mózgu w pięciu grupach. Rysunek 4A i 4B przedstawiają odpowiednio średnie wyniki mNSS oraz średnie wyniki testu na nachylonej płaszczyźnie. Grupa PRW wydaje się osiągać najlepsze wyniki pod kątem poprawy mNSS. Istotne różnice między grupą PRW a MRW oraz między grupą na bieżni a PRW wyra...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Protokół ten opisuje wysoce skuteczny system kół jezdnych w celu zmniejszenia nasilenia skutków udaru u zwierząt. Jako przyjazne dla szczurów stanowisko testowe, platforma ta została również zaprojektowana w taki sposób, że szczury mogą utrzymać stabilną prędkość biegu przez cały proces pracy za pomocą z góry określonej adaptacyjnej krzywej przyspieszenia. W typowych systemach treningowych wstępnie ustawione prędkości i czasy trwania treningu są ustawiane ręcznie. Po rozpoczęciu ćwiczenia bardzo szybko osiągana jest zada...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy chcieliby podziękować Dr. Jhi-Joung Wang, który jest Wicekuratorem ds. Edukacji w Chi-Mei Medical Center, oraz Dr. Chih-Chan Lin z Centrum Zwierząt Laboratoryjnych, Wydziału Badań Medycznych, Chi-Mei Medical Center, 901 Zhonghua, Yongkang Dist., Tainan City 701, Tajwan, za udostępnienie miejsca do kręcenia zdjęć. Chcieliby również podziękować Pani Ling-Yu Tang i Panu Chung-Ham Wang z Wydziału Badań Medycznych Centrum Medycznego Chi-Mei w Tainan na Tajwanie za ich cenną pomoc w demonstrowaniu prototypu systemu w rzeczywistych eksperymentach na szczurach. Autor z wdzięcznością dziękuje za wsparcie udzielone temu badaniu przez Ministerstwo Nauki i Technologii (MOST 104-2218-E-167-001-) Tajwanu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Bezszczotkowy silnik prądu stałego | Silnik orientalny | BLEM512-GFS | |
| Sterownik silnika | Oriental Motor | BLED12A | |
| Reduktor silnika | Oriental Motor | GFS5G20 | |
| Prędkościomierz | Silnik orientalny | OPX-2A | |
| Bieżnia Columbus Instruments | Exer-6M | ||
| Nadajnik podczerwieni | Odbiornik | ||
| Kamera CCD Seeed Studio | TSOP382 | ||
| Silicon Labs | C8051F330 | ||
| Canon Inc. | EOS 450D | ||
| Oprogramowanie do przetwarzania obrazów | Adobe Systems Incorporated | ADOBE Photoshop CS5 12.0 | |
| Analiza obrazu | Media Cybernetics | Pro Plus 4.50.29 | |
| Pentobarbital sodu | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA P-3761 | |
| Ketamine | Pfizer (Kent, Wielka Brytania) | 1867-66-9 | |
| Atropine | Taiwan Biotech Co., Ltd. (Taoyuan, Tajwan) | A03BA01 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA X1126 | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | B9275 |
Bibliografia
- Mayo, N. E., Wood-Dauphinee, S., Cote, R., Durcan, L., Carlton, J. Activity, participation, and quality of life 6 months poststroke. Arch Phys Med Rehabil. 83 (8), 1035-1042 (2002).
- Duncan, P. W., Goldstein, L. B., Horner, R. D., Landsman, P. B., Samsa, G. P., Matchar, D. B. Similar motor recovery of upper and lower-extremities after stroke. Stroke. 25 (6), 1181-1188 (1994).
- Raichlen, D. A., Gordon, A. D. Relationship between exercise capacity and brain size in mammals. PLoS One. 6 (6), (2011).
- Trejo, J. L., Carro, E., Torres-Aleman, I. Circulating insulin-like growth factor I mediates exercise-induced increases in the number of new neurons in the adult hippocampus. J Neurosci. 21 (5), 1628-1634 (2001).
- Zhang, F., Wu, Y., Jia, J. Exercise preconditioning and brain ischemic tolerance. Neuroscience. 177, 170-176 (2011).
- Wang, R. Y., Yang, Y. R., Yu, S. M. Protective effects of treadmill training on infarction in rats. Brain Res. 922 (1), 140-143 (2001).
- Ding, Y., et al. Exercise pre-conditioning reduces brain damage in ischemic rats that may be associated with regional angiogenesis and cellular overexpression of neurotrophin. Neuroscience. 124 (3), 583-591 (2004).
- Li, J., Luan, X. D., Clark, J. C., Rafols, J. A., Ding, Y. C. Neuroprotection against transient cerebral ischemia by exercise pre-conditioning in rats. Brain Res. 26 (4), 404-408 (2004).
- Leasure, J. L., Jones, M. Forced and voluntary exercise differentially affect brain and behavior. Neuroscience. 156 (3), 456-465 (2008).
- Chen, C. C., et al. A Forced running wheel system with a microcontroller that provides high-intensity exercise training in an animal ischemic stroke model. Braz J Med Biol Res. 47 (10), 858-868 (2014).
- Chen, C. -C., et al. Improved infrared-sensing running wheel systems with an effective exercise activity indicator. PLoS One. 10 (4), (2015).
- Fantegrossi, W. E., Xiao, W. R., Zimmerman, S. M. Novel technology for modulating locomotor activity as an operant response in the mouse: Implications for neuroscience studies involving "exercise" in rodents. J Neurosci Methods. 212 (2), 338-343 (2013).
- Hayes, K., et al. Forced, not voluntary, exercise effectively induces neuroprotection in stroke. Acta Neuropathol. 115 (3), 289-296 (2008).
- Arida, R. M., Scorza, C. A., da Silva, A. V., Scorza, F. A., Cavalheiro, E. A. Differential effects of spontaneous versus forced exercise in rats on the staining of parvalbumin-positive neurons in the hippocampal formation. Neurosci Lett. 364 (3), 135-138 (2004).
- Waters, R. P., et al. Selection for aerobic capacity affects corticosterone, monoamines and wheel-running activity. Physiol Behav. (4-5), 1044-1054 (2008).
- Ke, Z., Yip, S. P., Li, L., Zheng, X. -X., Tong, K. -Y. The effects of voluntary, involuntary, and forced exercises on brain-derived neurotrophic factor and motor function recovery: A rat brain ischemia model. PLoS One. 6 (2), (2011).
- Caton, S. J., et al. Low-carbohydrate high-fat diets in combination with daily exercise in rats: Effects on body weight regulation, body composition and exercise capacity. Physiol Behav. 106 (2), 185-192 (2012).
- C8051F330/1/2/3/4/5 datasheet. , Silicon Laboratories Inc. Available from: https://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/C8051F33x.pdf (2006).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20 (1), 84-91 (1989).
- Chen, J. L., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
- Chang, M. -W., Young, M. -S., Lin, M. -T. An inclined plane system with microcontroller to determine limb motor function of laboratory animals. J Neurosci Methods. 168 (1), 186-194 (2008).
- Gartshore, G., Patterson, J., Macrae, I. M. Influence of ischemia and reperfusion on the course of brain tissue swelling and blood-brain barrier permeability in a rodent model of transient focal cerebral ischemia. Exp Neurol. 147 (2), 353-360 (1997).
- Chen, F., et al. Rodent stroke induced by photochemical occlusion of proximal middle cerebral artery: Evolution monitored with MR imaging and histopathology. Eur J Radiol. 63 (1), 68-75 (2007).
- Almenning, I., Rieber-Mohn, A., Lundgren, K. M., Lovvik, T. S., Garnaes, K. K., Moholdt, T. Effects of high intensity interval training and strength training on metabolic, cardiovascular and hormonal outcomes in women with polycystic ovary syndrome: a pilot study. PLoS One. 10 (9), (2015).
- Costigan, S. A., Eather, N., Plotnikoff, R. C., Taaffe, D. R., Lubans, D. R. High-intensity interval training for improving health-related fitness in adolescents: a systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. 49 (19), (2015).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
