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

Ogólnym celem tych testów behawioralnych jest ocena funkcji motorycznych, a także zdolności uczenia się przestrzennego i zapamiętywania w nowym szczurzym modelu choroby Alzheimera i udaru mózgu. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie demencji, takie jak to, w jaki sposób udar mózgu i patologia choroby Alzheimera oddziałują na siebie, tworząc fenotyp potencjalnego zwiększonego deficytu motorycznego i przyspieszonego spadku funkcji poznawczych. Główną zaletą tych technik jest to, że testują one szereg funkcji mózgu, a jednocześnie są łatwe do przeprowadzenia, opłacalne i nadają się do wielokrotnych testów w późniejszych punktach czasowych.

Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku zapobiegania demencji po udarze, ponieważ nowe związki zapobiegawcze mogą być testowane pod kątem ich potencjału do poprawy fenotypu behawioralnego komorydów. Aby rozpocząć, umieść lustro pod kątem 45 stopni pod poprzednio zamontowanym aparatem cylindrycznym. Następnie przymocuj kamerę wideo do statywu i ustaw ją w odległości około 50 centymetrów od aparatu.

Sprawdź, czy cała średnica cylindra w lustrze może być wizualizowana w aparacie. Następnie wybierz zaaklimatyzowanego szczura i na białej tablicy zapisz numer zwierzęcia oraz dodatkowe informacje o próbie. Umieść tę tablicę przed lustrem, a następnie naciśnij przycisk nagrywania na kamerze wideo.

Kontynuuj, podnosząc szczura za podstawę ogona i umieszczając go w cylindrze. Następnie zabezpiecz pokrywę urządzenia i zdejmij białą tablicę, aby nie zasłaniała już lustra. Po usunięciu białej tablicy przystąp do filmowania zwierzęcia przez pięć minut, okres, który stanowi pojedynczą próbę.

Pod koniec tego czasu przerwij nagrywanie, wróć szczura do jego domowej klatki i wyczyść cylinder ręcznikami papierowymi i wodą. Następnie powtórz wcześniej opisane kroki jeszcze dwa razy, aby uzyskać w sumie trzy próby na szczura. Po zebraniu danych dla wszystkich szczurów, zaimportuj pliki z kamery do programu do edycji wideo i przystąp do ilościowego określania liczby czterech kontaktów kończyn zgodnie z opisem w protokole tekstowym.

Najpierw ustaw dwa regały w odległości około 100 centymetrów od siebie przed czarną ścianą. Następnie za pomocą taśmy zakotwiczyć końce wcześniej zdobytej drewnianej belki do półek tak, aby między nimi znajdował się około metra niepodpartego drewna. Następnie umieść kamerę wideo na stojaku i ustaw ją tak, aby kamera rejestrowała całą długość wiązki.

Przejdź do wyboru szczura, który przeszedł sesję treningową chodzenia z belką i zapisz jego liczbę oraz dodatkowe informacje o próbie na białej tablicy. Po zakończeniu przyklej białą tablicę do ściany za belką. Kontynuuj, umieszczając domową klatkę zwierzęcia i rurkę wzbogacającą środowisko, które służą jako motywująca kolejka, do której szczur może wejść natychmiast po skrzyżowaniu deski, na jednym końcu belki.

Następnie naciśnij przycisk nagrywania na kamerze wideo. Zaraz po tym podnieś szczura za podstawę ogona i umieść go na przeciwległym końcu belki bez klatki i rurki. Nagrywaj zwierzę, dopóki pomyślnie nie przejdzie przez całą długość podwyższonego drewna, co oznacza koniec próby.

Jeśli szczur zatrzyma się w połowie belki, delikatnie dotknij jego ogona, aby zachęcić go do ruchu. Gdy zwierzę wykona zadanie, przenieś jego klatkę domową na drugi koniec belki. Zmień numer próby na białej tablicy i powtórz procedurę zgodnie z wcześniejszym opisem.

Po nagraniu wszystkich prób zwierzęcia zaimportuj pliki z kamery do programu do edycji wideo i przeanalizuj odpowiednie dane dotyczące kroków, poślizgnięć kończyn i upadków, zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Zacznij od zabezpieczenia kamery wideo nad środkiem pustego, okrągłego basenu. Następnie wyznacz cztery ćwiartki zbiornika, umieszczając taśmę wzdłuż krawędzi basenu i wyrównaj je odpowiednio z obrysem zbiornika w oprogramowaniu śledzącym.

Następnie napełnij zbiornik wodą na głębokość 36 centymetrów, a następnie dodaj czarną, nietoksyczną farbę, aż płyn stanie się nieprzezroczysty, aby platforma nie była widoczna pod powierzchnią wody i lepiej uwidocznić białe szczury. Po przygotowaniu basenu otocz go pustymi powierzchniami ścian. Następnie przygotuj wskazówki przestrzenne, wycinając cztery kształty z różnych kolorów tablicy plakatowej.

Następnie dołącz jeden kształt do każdej ze ścian skojarzonych z północną, południową, wschodnią i zachodnią lokalizacją basenu. Aby przeprowadzić eksperyment uczenia przestrzennego, kontynuuj, umieszczając okrągłą platformę w południowo-zachodnim kwadrancie basenu. W dołączonym programie komputerowym sprawdzić, czy struktura ta jest wyrównana z wyznaczonym obszarem peronu w kwadrancie.

Kontynuuj, chwytając szczura za podstawę ogona i delikatnie umieszczając go w wyznaczonym miejscu startowym w wodzie wzdłuż ściany basenu. Gdy zwierzę znajdzie się w zbiorniku, szybko odsuń się od niego i zasygnalizuj innemu eksperymentatorowi, aby uruchomił oprogramowanie śledzące. Pozwól szczurowi pływać, aż zlokalizuje się i wdrapie na platformę.

W tym momencie drugi badacz powinien przerwać próbę na komputerze. Pozwól zwierzęciu pozostać na platformie przez 30 sekund. Jeśli szczur nie znajdzie platformy w wyznaczonym czasie próby, tutaj 90 sekund, poprowadź zwierzę do konstrukcji i pozwól mu tam pozostać przez 30 sekund.

Następnie podnieś szczura za podstawę ogona i usuń go z labiryntu. Kładąc go na ręczniku przewieszonym przez ramię. Powtórzyć tę procedurę trzy dodatkowe razy na zwierzę w odstępie 20 minut, tak aby każdy szczur ukończył łącznie cztery próby.

Po zakończeniu eksperymentu z uczeniem przestrzennym wyjmij platformę z basenu, aby rozpocząć próby sondy. W oprogramowaniu sprawdź, czy poprzednia pozycja platformy w południowo-zachodnim kwadrancie jest nadal zdefiniowana. Następnie wprowadź szczura do basenu.

Umieszczając go w wodzie wzdłuż ściany zbiornika. Tak jak poprzednio, natychmiast zejdź zwierzęciu z oczu i poinstruuj innego eksperymentatora, aby uruchomił oprogramowanie śledzące. Pod koniec 30-sekundowej próby sondy chwyć zwierzę za podstawę ogona, wyjmij je ze zbiornika, a następnie umieść je na ramieniu pokrytym ręcznikiem.

Powtórz tę procedurę tydzień później. Po przeprowadzeniu prób uczenia przestrzennego i sondowania dla wszystkich zwierząt, przeanalizuj dane zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Dane dotyczące użycia czterech kończyn z aparatu cylindrycznego zebrano od transgenicznych szczurów APP21 trzy dni przed oraz siedem i 20 dni po indukcji udaru.

Po standaryzacji i porównaniu z wartością reprezentującą równe użycie czterech kończyn, czerwoną linię, wyniki te wskazują, że współistniejące szczury nie wykazują statystycznie deficytu czterech kończyn. Podobne wyniki uzyskano dla zwierząt typu dzikiego z udarem lub bez udaru oraz samych transgenicznych szczurów APP21. Jednak zwierzęta współistniejące wykazywały różnice w funkcjach motorycznych związanych z lokomocją.

Dane z zadań wiązki zebrane dla tych szczurów siedem dni przed i 21 dni po indukcji udaru ujawniają znaczny wzrost kroków potrzebnych do przejścia przez deskę, czego nie zaobserwowano w innych grupach. Wyniki labiryntu wodnego Morrisa ujawniają również deficyty pamięci u zwierząt współistniejących, o czym świadczy ten wykres pokazujący procentową zmianę opóźnienia, czasu potrzebnego zwierzętom na dotarcie do kwadrantu basenu, w którym kiedyś znajdowała się platforma, między pierwszą a drugą próbą sondy. W tym przypadku szczury APP21 z udarem potrzebują znacznie więcej czasu w drugiej próbie, aby wejść do kwadrantu docelowego.

Różnica, której nie wykazano u samych transgenicznych szczurów lub u zwierząt typu dzikiego z udarem. Oznacza to, że zwierzęta współistniejące mają deficyt pamięci długotrwałej. Podczas próby wykonania tej procedury ważne jest, aby wszystkie zmienne były jak najbardziej spójne podczas i między sesjami testowymi oraz aby stworzyć zwierzętom środowisko wolne od stresu.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak oceniać sprawność motoryczną i poznawczą w szczurzych modelach demencji po udarze.