Kwantyfikacja pogorszenia funkcji poznawczych spowodowanych radioterapią czaszki

Upośledzenie funkcji poznawczych wynikające z radioterapeutycznego leczenia guzów mózgu stanowi klinicznie nieuleczalny stan, który negatywnie wpływa na jakość życia. Zdolność do krytycznej oceny potencjalnych interwencji mających na celu złagodzenie zaburzeń poznawczych wywołanych promieniowaniem ostatecznie zależy od zdolności do podjęcia rygorystycznych ilościowych ocen poznawczych.

Ogólnym celem tej procedury jest ilościowe określenie zmian behawioralnych i poznawczych wywołanych napromienianiem czaszki. Pierwszym krokiem jest przetestowanie pamięci rozpoznawania przestrzennego opartej na hipokampie za pomocą zadania rozpoznawania nowych miejsc. Następnie poziom lęku jest oceniany za pomocą zadania podwyższonego plus labirynt, tworzenia pamięci opartej na strachu, przy użyciu zadania warunkowania kontekstowego zależnego od hipokampa i ciała migdałowatego, a następnie mierzy się zadanie warunkowania strachu zależne od ciała migdałowatego.

Ostatnim krokiem jest wykonanie zadania Maurice Water Maze w celu oceny uczenia się przestrzennego, pamięci przestrzennej i zdolności uczenia się wstecznego. Ostatecznie protokół ten wykrywa zmiany nastroju, przestrzenne i nieprzestrzenne uczenie się i pamięć, a także wszelkie zakłócenia czuciowo-motoryczne wywołane napromieniowaniem czaszki. Chociaż ta metoda może zapewnić wgląd w wpływ napromieniania czaszki na zachowanie i funkcje poznawcze.

Może być również stosowany w innych sytuacjach, w których upośledzenie funkcji poznawczych jest niepożądanym skutkiem ubocznym innej terapii, na przykład w przypadku chemioterapii mózgu lub zaburzeń uczenia się i pamięci wywołanych chemioterapią. Osoby, które dopiero zaczynają korzystać z tej metody, będą miały trudności ze względu na czasochłonny charakter konfiguracji i optymalizacji sprzętu. Interpretacja wyników może być trudna, jeśli procedury eksperymentalne nie są ściśle kontrolowane, a zmienność danych utrudnia wykrycie różnic między grupą kontrolną a eksperymentalną.

Wizualna demonstracja tych metodologii ma kluczowe znaczenie, aby czytelnik mógł docenić subtelności związane z organizacją lub pomieszczeniami eksperymentalnymi, w których przeprowadzane są testy poznawcze, a także konkretne zastosowane procedury. Aby zapewnić spójne obchodzenie się ze zwierzętami, rozpocznij fazę zapoznania się z przygotowaniem środowiska testowego, dokładnie wyczyść dwa identyczne plastikowe bloki 70% etanolem i umieść je w określonych pozycjach na arenie. Umieść zwierzę na środku areny i pozwól mu swobodnie eksplorować.

Przez pięć minut oceniane są zachowania eksploracyjne. Korzystając z automatycznego systemu śledzenia, eksploracja jest definiowana jako nos zwierzęcia znajdujący się w promieniu czterech centymetrów i skierowany w stronę bloków. Po upływie czasu przenieś zwierzę do klatki na kolejne pięć minut.

W tym czasie oczyść arenę testową 70% etanolem. Dodaj jeden identyczny egzemplarz bloków w tej samej pozycji przestrzennej, co w fazie zapoznawczej, a drugi w nowej pozycji przestrzennej. Po upływie pięciominutowego opóźnienia ponownie wprowadź zwierzę na areny testowe na pięciominutową fazę testową i pozwól mu swobodnie eksplorować przez trzy minuty.

Jeśli układ przestrzenny klocków z fazy zapoznawczej zostanie zapamiętany, szczur będzie spędzał więcej czasu na eksploracji bloku w nowej lokalizacji przestrzennej. Następnego dnia zwierzęta są ponownie zwracane na arenę. W 24-godzinnej fazie testowej ponownie jeden blok pozostaje w znajomym miejscu, podczas gdy drugi znajduje się w powieści.

Po pierwsze, umieść zwierzę na środku areny i nagrywaj eksplorację przez trzy minuty. Podwyższony labirynt plus mierzy poziom lęku u gryzoni. Przed testowaniem upewnij się, że labirynt został dokładnie wyczyszczony.

Aby rozpocząć, umieść zwierzę w środkowej części labiryntu, przodem do otwartego ramienia, z dala od eksperymentatora, pozwól zwierzęciu na eksplorację przez pięć minut. Liczba wejść i ilość czasu spędzonego w otwartych i zamkniętych ramionach jest śledzona za pomocą automatycznego oprogramowania śledzącego. Jeśli szczur wypadnie z labiryntu, szybko umieść go z powrotem na otwartym ramieniu i nagraj zdarzenie.

Zwróć również uwagę na wszelkie zachowania związane z zawieszaniem się wraz z możliwymi przyczynami. Warunkowanie strachu to paradygmat behawioralny, w którym zwierzęta uczą się bać wcześniej neutralnego bodźca. Łącząc go ze szkodliwym bodźcem pierwszego dnia, umieść zwierzę w dokładnie oczyszczonej komorze.

Rozpocznij próbę szkoleniową, która składa się z trzech faz. Pierwsza to pięciominutowa faza wyjściowa, w której podczas fazy treningu nie jest podawany żaden wstrząs ani ton, w ciągu pięciu minut prezentowane są pary wstrząsów tonalnych. Wreszcie, w fazie potreningowej, zwierzę dostaje kolejne pięć minut.

W przypadku braku wstrząsu lub sygnału, procent czasu, jaki każde zwierzę spędza w stanie zamrożenia, mierzy się od ostatnich 60 sekund fazy podstawowej i od ostatnich 60 sekund fazy po treningu. 24 godziny później należy zwrócić zwierzę do komory na pięciominutowy test kontekstowy i zapisać procent czasu spędzonego na zamrażaniu godzinę po badaniu. W znajomym kontekście usuń podłogę z kratki, dodaj panele na zewnątrz komory i wyczyść pachnącym domowym środkiem czyszczącym.

Aby przetestować warunkowanie strachu, umieść zwierzę w nowym kontekście i zarejestruj zachowanie podczas zamrażania w obecności i braku tonu, który był wcześniej sparowany ze szkodliwym bodźcem. Labirynt wodny Morrisa to test uczenia się przestrzennego, który wymaga użycia dystalnych wskazówek w celu zlokalizowania zanurzonej platformy ewakuacyjnej w dużym basenie nieprzezroczystej wody, zadanie jest wykonywane przez osiem dni i składa się z czterech faz, testu kolejki i akwizycji. Faza 24-godzinnego testu sondy i testu uczenia odwróconego.

Aby rozpocząć test w kolejce, umieść wyraźną czarno-białą flagę na środku platformy, tak aby miejsce ucieczki było oczywiste dla zwierzęcia. Dla każdej próby testowej CUD umieść zwierzę w innym, z góry ustalonym miejscu startowym na obwodzie basenu, przesuń platformę do innego kwadrantu. W każdej z czterech prób pozwól zwierzęciu na znalezienie platformy ewakuacyjnej w ciągu 30 sekund.

Jeśli osiągniesz maksymalny czas, poprowadź zwierzęta tam ręcznie. Pozwól zwierzęciu pozostać na platformie przez 20 sekund przed umieszczeniem go w ogrzanej klatce. Następnego dnia rozpocznij fazę akwizycji składającą się z czterech prób dziennie przez pięć kolejnych dni.

Podczas tej fazy ukryta platforma pozostaje w tym samym miejscu, a zwierzęta uczą się do niej nawigować. Korzystając z dystalnych wskazówek pokojowych, umieść zwierzę w basenie w innym, z góry ustalonym punkcie początkowym. Dla każdej próby zapisz średnie opóźnienie w znalezieniu platformy i długość ścieżki jako miary uczenia się przestrzennego.

Jeśli zwierzę nie uciekło w ciągu maksymalnego czasu pływania wynoszącego 60 sekund, należy ręcznie poprowadzić je na platformę i pozwolić mu pozostać tam przez 20 sekund. 24 godziny po końcowej próbie treningowej przeprowadź 62. próbę sondy, w której platforma jest usuwana, aby określić preferencje zwierzęcia dotyczące kwadrantu, w którym znajdowała się platforma. Po tym próbie sondy przywróć platformę do tego samego kwadrantu i przeprowadź trzy dodatkowe próby akwizycji dla testu uczenia odwróconego.

Ósmego dnia przenieś platformę w nowe miejsce. Wprowadź zwierzę do basenu i zmierz ilość czasu spędzonego na szukaniu platformy w jej poprzedniej lokalizacji w porównaniu z nową tutaj. Wyniki badania zwierząt kontrolnych i napromieniowanych w zadaniu rozpoznawania nowych miejsc wykazały, że te dwie pozycje były badane w równym stopniu w fazie zaznajamiania.

Jednak zwierzęta kontrolne wykazały wyraźną preferencję dla nowej pozycji przestrzennej po upływie pięciu minut i 24 godzin opóźnienia, podczas gdy zwierzęta napromieniowane nie miały takiego charakteru. Na wzniesieniu plus labirynt kontrolny i napromieniowany zwierzęta spędzały mniej czasu na eksploracji otwartych ramion, niż można by się spodziewać przypadkiem. Procent zamarznięcia podczas początkowej ekspozycji na komorę był bardzo niski w porównaniu z okresem potreningowym następnego dnia.

Zachowanie związane z zamarzaniem było nadal zwiększone w znanym kontekście, chociaż znacznie mniej u napromieniowanych zwierząt, gdy umieszczono je w nowym kontekście, zachowanie związane z zamrożeniem powróciło do poziomu wyjściowego, ale zostało ponownie podniesione przez prezentację tonu w labiryncie wodnym Morrisa. Zwierzęta Kontrolne Zadania zlokalizowały platformę ewakuacyjną szybciej w kolejnych próbach w porównaniu ze zwierzętami napromieniowanymi. Napromieniowane zwierzęta potrzebowały również więcej czasu i dłuższej drogi do platformy w próbie sondowej, 24 godziny później podczas Testu Odwróconego Uczenia się, kiedy lokalizacja platformy jest zmieniana, normalne zwierzęta stopniowo przestają przeszukiwać stary kwadrant i uczą się nowego położenia platformy, podczas gdy napromieniowane zwierzęta tego nie robią.

Podczas wykonywania tych zadań ważne jest, aby robić szczegółowe notatki dotyczące wszelkich nietypowych zdarzeń lub zachowań, a także wszelkich pojawiających się problemów ze śledzeniem, które należy rozwiązać przed analizą danych. Nie zapominaj, że praca ze zwierzętami doświadczalnymi może być niebezpieczna, a środki ostrożności, takie jak stosowanie środków ochrony osobistej, powinny być zawsze stosowane podczas wykonywania tych procedur. Kluczowe znaczenie ma również uzyskanie zgody instytucjonalnej i przestrzeganie wytycznych instytucjonalnych i federalnych dotyczących bezpiecznego i etycznego wykorzystywania zwierząt.