Name: Nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Poznaj metodę oceny wyników motorycznych po głębokiej stymulacji mózgu u szczurów z połowiczaną półparkinsonem przy użyciu testu schodowego i cylindrycznego. Technika ta pozwala badać skuteczność różnych wzorców stymulacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF), Kliniki Uniwersyteckie w Würzburgu, Niemcy (projekt N-215).

Eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Uniwersytet w Würzburgu i legalne władze państwowe Dolnej Frankonii zgodnie z wytycznymi dotyczącymi ochrony zwierząt i wytycznymi Rady Wspólnot Europejskich (numer zatwierdzenia: 55.2-2531.01 76/11). Dołożono wszelkich starań, aby zminimalizować ból czy dyskomfort wykorzystywanych zwierząt.
Uwaga: Implantacja elektrody została przeprowadzona zgodnie z opisem w innym miejscu18.
1. Test cylindra (Rysunek 2)
<ol>
	<li>Przygotuj przezroczysty cylinder z tworzywa sztucznego (wysokość: 40 cm, średnica: 19 cm), czyszcząc cylinder 0,1% roztworem kwasu octowego.</li>
	<li>Przygotuj karty z datą eksperymentu i numerem identyfikacyjnym każdego szczura.</li>
	<li>Umieść dwa lusterka pod kątem 90° za cylindrem.</li>
	<li>Umieść kamerę przed cylindrem tak, aby odległość między kamerą a cylindrem umożliwiała dobry widok łap.</li>
	<li>Umieść szczura w pudełku transportowym. 
	Uwaga: Zwierzęta powinny być dotykane przez eksperymentatora przed badaniem, aby uniknąć stresu.</li>
	<li>Przetransportuj szczura z domowej klatki do cylindra za pomocą skrzyni transportowej.</li>
	<li>Umieść szczura w cylindrze (Rysunek 3).
	<ol>
		<li>Zawsze wykonuj wszystkie testy behawioralne o tej samej porze dnia, aby uniknąć okołodobowych różnic w aktywności. Jeśli zwierzę jest podłączone do generatora bodźców za pomocą, upewnij się, że nie jest skręcony podczas eksperymentu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Naciśnij przycisk "nagrywaj" w aparacie. Pokaż kamerze kartę z rzeczywistą datą eksperymentu i numerem identyfikacyjnym szczura. Rozpocznij nagrywanie.</li>
	<li>Po pięciu minutach wyjmij zwierzę z cylindra i włóż je z powrotem do klatki domowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
	<li>Oczyść butlę 0,1% roztworem kwasu octowego.</li>
	<li>Oceń użycie łapy na podstawie nagranego wideo, licząc kontakty lewej i prawej ściany łapy (użycie łapy w procentach), a także wychowanie (stanie na tylnych łapach z podparciem lub bez podparcia na ścianie cylindra). Test cylindra może być również oceniany automatycznie przez odpowiednie oprogramowanie. 
	Uwaga: Zdrowy szczur używa obu łap jednakowo. Szczur z hemiparkinsonem w mniejszym stopniu wykorzystuje łapę dotkniętą zmianą chorobową.</li>
</ol>
2. Test klatki schodowej (Rysunek 4)
<ol>
	<li>Faza przejęcia
	<ol>
		<li>Dzień przed treningiem należy zapoznać zwierzęta z granulkami używanymi w teście Staircase.
		<ol>
			<li>Opcjonalnie: Aby zwiększyć motywację zwierzęcia, należy zastosować ograniczenie dietetyczne (10-15 g standardowej karmy laboratoryjnej, aby utrzymać masę ciała na poziomie 90% poziomu swobodnego żywienia16). Nie jest to jednak konieczne, aby osiągnąć pozytywny efekt treningowy. Badanie to zostało przeprowadzone bez ograniczeń żywieniowych.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Przygotuj przezroczyste schody z tworzywa sztucznego (wysokość: 34,5 cm, długość: 35,5 cm, szerokość: 12 cm i wąska komora 6 cm), czyszcząc pudełko 0,1% roztworem kwasu octowego. Uwaga: Skrzynka schodowa jest dwukomorową skrzynką z podniesioną platformą i dwoma schodami w wąskim przedziale. Do lewych stopni na schodach w wąskim przedziale można dotrzeć tylko lewą łapą, do prawych stopni tylko prawą łapą. 
		Uwaga: Standardowe skrzynie schodowe składają się z dwóch komór z pokrywą, jeśli mają być używane do eksperymentów na szczurach stymulowanych za pomocą, należy użyć wysokiego pudełka bez pokrywy.</li>
		<li>Usuń schody i napełnij studzienki na każdym stopniu ośmioma granulkami 45 mg.</li>
		<li>Włóż schody i umieść osiem dodatkowych granulek na podwyższonej platformie.</li>
		<li>Umieść szczura w pudełku transportowym.</li>
		<li>Przetransportuj szczura z klatki domowej do klatki schodowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
		<li>Umieść szczura w skrzynce na klatce schodowej (Rysunek 5).</li>
		<li>Po pięciu minutach wyjmij zwierzę z boksu na klatce schodowej i włóż je z powrotem do klatki domowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
		<li>Zwróćcie uwagę, ile granulek zostało zjedzonych z podestu i (w końcu) z prawej i lewej klatki schodowej.</li>
		<li>Napełnij klatkę schodową, wypełniając studzienki na każdym stopniu ośmioma granulkami 45 mg.</li>
		<li>Wyczyść klatkę schodową 0,1% roztworem kwasu octowego i umieść dodatkowe granulki na platformie.</li>
		<li>Powtórz tę procedurę (fazę akwizycji) trzy dni z rzędu. 
		Uwaga: Wszystkie opisane eksperymenty przeprowadzono na samcach szczurów Sprague Dawley. Czas trwania różnych modułów treningowych może się różnić u szczurów o różnym naturze, płci i sprzedawcy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Test wolnego wyboru
	<ol>
		<li>Wyczyść klatkę schodową 0,1% roztworem kwasu octowego.</li>
		<li>Usuń schody i napełnij studzienki na każdym stopniu ośmioma granulkami 45 mg.</li>
		<li>Umieść szczura w pudełku transportowym.</li>
		<li>Przetransportuj szczura z klatki domowej do klatki schodowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
		<li>Umieść szczura w skrzynce na klatce schodowej.</li>
		<li>Po pięciu minutach wyjmij zwierzę z klatki schodowej i włóż je z powrotem do klatki domowej za pomocą skrzyni transportowej. 
		Zwróć uwagę, ile granulek zostało zjedzonych z prawej i lewej klatki schodowej.</li>
		<li>Uwaga: Jeśli zwierzęta nadal mają problemy z chwytaniem śrutu, dodaj trochę więcej na platformie, gdzie można do nich łatwo dotrzeć.</li>
		<li>Napełnij klatkę schodową, wypełniając studzienki na każdym stopniu ośmioma granulkami 45 mg.</li>
		<li>Wyczyść klatkę schodową 0,1% roztworem kwasu octowego dla następnego zwierzęcia.</li>
		<li>Powtórz tę procedurę (faza wolnego wyboru) trzy dni z rzędu. 
		Uwaga: Przedstawione wyniki uzyskano poprzez trening przeprowadzony bez przerwy między modułami. Niektóre grupy preferują dzień odpoczynku w celu utrwalenia, aby wspomóc proces treningowy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Test wymuszonego wyboru
	<ol>
		<li>Wyczyść klatkę schodową 0,1% roztworem kwasu octowego.</li>
		<li>Usunąć klatkę schodową i napełnić studzienki na każdym stopniu po lewej stronie schodowej ośmioma (pierwsze trzy dni modułu) lub czterema (kolejne trzy dni modułu) granulkami 45 mg.
		<ol>
			<li>Przeprowadzić test wymuszonego wyboru po stronie, po której wystąpi utrata wartości. 
			Uwaga: Zmianę Parkinsona wykonujemy na prawej półkuli i dlatego trenujemy selektywnie lewą łapę.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Umieść szczura w pudełku transportowym.</li>
		<li>Przetransportuj szczura z klatki domowej do klatki schodowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
		<li>Umieść szczura w skrzynce na klatce schodowej.</li>
		<li>Po pięciu minutach wyjmij zwierzę z boksu na klatce schodowej i włóż je z powrotem do klatki domowej za pomocą skrzyni transportowej.</li>
		<li>Zwróćcie uwagę, ile granulek zostało zjedzonych z lewej klatki schodowej.</li>
		<li>Napełnij klatkę schodową, wypełniając studzienki na każdym stopniu ośmioma lub czterema granulkami 45 mg (liczba granulek zależy od dnia treningu).</li>
		<li>Wyczyść klatkę schodową 0,1% roztworem kwasu octowego dla następnego zwierzęcia.</li>
		<li>Powtórz tę procedurę (faza wymuszonego wyboru) sześć dni z rzędu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Akwizycja danych
	<ol>
		<li>Przeprowadź eksperyment zgodnie z opisem dla modułu wymuszonego wyboru (cztery granulki w każdej studzience na lewej klatce schodowej) przez dwa kolejne dni. Oblicz wskaźnik sukcesu (liczbę zjedzonych granulek) jako średnią z dwóch dni.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Fasano, A., Lozano, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+movement+disorders%3A+2015+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Current+opinion+in+neurology%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for movement disorders: 2015 and beyond.</a> Current opinion in neurology. , (2015).</li>
<li>McIntyre, C. C., Savasta, M., Kerkerian-Le Goff, L., Vitek, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uncovering+the+mechanism%28s%29+of+action+of+deep+brain+stimulation%3A+activation%2C+inhibition%2C+or+both%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+neurophysiology+%3A+official+journal+of+the+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Uncovering the mechanism(s) of action of deep brain stimulation: activation, inhibition, or both.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115, 1239-1248 (2004).</li>
<li>Deniau, J. M., Degos, B., Bosch, C., Maurice, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+mechanisms%3A+beyond+the+concept+of+local+functional+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+journal+of+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation mechanisms: beyond the concept of local functional inhibition.</a> The European journal of neuroscience. 32, 1080-1091 (2010).</li>
<li>Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model-driven+therapeutic+treatment+of+neurological+disorders%3A+reshaping+brain+rhythms+with+neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22Interface+focus%22%5BJournal%5D)">Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation.</a> Interface focus. 1, 61-74 (2011).</li>
<li>Groppa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+and+anatomical+decomposition+of+subthalamic+neurostimulation+effects+in+essential+tremor%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+%3A+a+journal+of+neurology%22%5BJournal%5D)">Physiological and anatomical decomposition of subthalamic neurostimulation effects in essential tremor.</a> Brain : a journal of neurology. 137, 109-121 (2014).</li>
<li>Reich, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short+pulse+width+widens+the+therapeutic+window+of+subthalamic+neurostimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+clinical+and+translational+neurology%22%5BJournal%5D)">Short pulse width widens the therapeutic window of subthalamic neurostimulation.</a> Annals of clinical and translational neurology. 2, 427-432 (2015).</li>
<li>Blandini, F., Armentero, M. T., Martignoni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+6-hydroxydopamine+model%3A+news+from+the+past%5BTitle%5D)+AND+%22Parkinsonism+%26+related+disorders%22%5BJournal%5D)">The 6-hydroxydopamine model: news from the past.</a> Parkinsonism & related disorders. 14, Suppl 2 124-129 (2008).</li>
<li>Bove, J., Perier, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurotoxin-based+models+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Neurotoxin-based models of Parkinson's disease.</a> Neuroscience. 211, 51-76 (2012).</li>
<li>Metz, G. A., Tse, A., Ballermann, M., Smith, L. K., Fouad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+unilateral+6-OHDA+rat+model+of+Parkinson%27s+disease+revisited%3A+an+electromyographic+and+behavioural+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+journal+of+neuroscience%22%5BJournal%5D)">The unilateral 6-OHDA rat model of Parkinson's disease revisited: an electromyographic and behavioural analysis.</a> The European journal of neuroscience. 22, 735-744 (2005).</li>
<li>Miklyaeva, E. I., Castaneda, E., Whishaw, I. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skilled+reaching+deficits+in+unilateral+dopamine-depleted+rats%3A+impairments+in+movement+and+posture+and+compensatory+adjustments%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Skilled reaching deficits in unilateral dopamine-depleted rats: impairments in movement and posture and compensatory adjustments.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 14, 7148-7158 (1994).</li>
<li>Li, X. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-frequency+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+restores+neural+and+behavioral+functions+during+reaction+time+task+in+a+rat+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neuroscience+research%22%5BJournal%5D)">High-frequency stimulation of the subthalamic nucleus restores neural and behavioral functions during reaction time task in a rat model of Parkinson's disease.</a> Journal of neuroscience research. 88, 1510-1521 (2010).</li>
<li>Darbaky, Y., Forni, C., Amalric, M., Baunez, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+frequency+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+has+beneficial+antiparkinsonian+effects+on+motor+functions+in+rats%2C+but+less+efficiency+in+a+choice+reaction+time+task%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+journal+of+neuroscience%22%5BJournal%5D)">High frequency stimulation of the subthalamic nucleus has beneficial antiparkinsonian effects on motor functions in rats, but less efficiency in a choice reaction time task.</a> The European journal of neuroscience. 18, 951-956 (2003).</li>
<li>Fang, X., Sugiyama, K., Akamine, S., Namba, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvements+in+motor+behavioral+tests+during+deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+rats+with+different+degrees+of+unilateral+parkinsonism%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+research%22%5BJournal%5D)">Improvements in motor behavioral tests during deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in rats with different degrees of unilateral parkinsonism.</a> Brain research. 1120, 202-210 (2006).</li>
<li>Lindemann, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+the+6-hydroxydopamine+rat+model+of+Parkinson%27s+disease%3A+effects+on+sensorimotor+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in the 6-hydroxydopamine rat model of Parkinson's disease: effects on sensorimotor gating.</a> Behavioural brain research. 230, 243-250 (2012).</li>
<li>Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CNS+plasticity+and+assessment+of+forelimb+sensorimotor+outcome+in+unilateral+rat+models+of+stroke%2C+cortical+ablation%2C+parkinsonism+and+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury.</a> Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).</li>
<li>Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%27staircase+test%27%3A+a+measure+of+independent+forelimb+reaching+and+grasping+abilities+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neuroscience%22%5BJournal%5D)">The 'staircase test': a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats.</a> Journal of neuroscience. 36, 219-228 (1991).</li>
<li>Kloth, V., Klein, A., Loettrich, D., Nikkhah, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colour-coded+pellets+increase+the+sensitivity+of+the+staircase+test+to+differentiate+skilled+forelimb+performances+of+control+and+6-hydroxydopamine+lesioned+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+research+bulletin%22%5BJournal%5D)">Colour-coded pellets increase the sensitivity of the staircase test to differentiate skilled forelimb performances of control and 6-hydroxydopamine lesioned rats.</a> Brain research bulletin. 70, 68-80 (2006).</li>
<li>Fluri, F., Volkmann, J., Kleinschnitz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microelectrode+guided+implantation+of+electrodes+into+the+subthalamic+nucleus+of+rats+for+long-term+deep+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation.</a> JoVE. , (2015).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotactic+coordinates%22">The rat brain in stereotactic coordinates</a>. , (2008).</li>
<li>Nikkhah, G., Rosenthal, C., Hedrich, H. J., Samii, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+acquisition+and+full+performance+in+skilled+forelimb+use+as+measured+by+the+%27staircase+test%27+in+five+rat+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Differences in acquisition and full performance in skilled forelimb use as measured by the 'staircase test' in five rat strains.</a> Behavioural brain research. 92, 85-95 (1998).</li>
<li>Angelov, S. D., Dietrich, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Deep+Brain+Stimulation+in+Rats+Selectively+Bred+for+Reduced+Prepulse+Inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+stimulation%22%5BJournal%5D)">Effect of Deep Brain Stimulation in Rats Selectively Bred for Reduced Prepulse Inhibition.</a> Brain stimulation. , (2014).</li>
<li>de Haas, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+implantable+micro-stimulation+device+for+high+frequency+bilateral+deep+brain+stimulation+in+freely+moving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neuroscience+methods%22%5BJournal%5D)">Wireless implantable micro-stimulation device for high frequency bilateral deep brain stimulation in freely moving mice.</a> Journal of neuroscience methods. 209, 113-119 (2012).</li>
<li>Heo, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+Implantable+Deep+Brain+Stimulation+System+with+Wireless+Power+Transmission+for+Long-term+Use+in+Rodent+Models+of+Parkinson%27s+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Korean+Neurosurgical+Society%22%5BJournal%5D)">Fully Implantable Deep Brain Stimulation System with Wireless Power Transmission for Long-term Use in Rodent Models of Parkinson's Disease.</a> Journal of Korean Neurosurgical Society. 57, 152-158 (2015).</li>
<li>Gut, N. K., Winn, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+different+pedunculopontine+targets+in+a+novel+rodent+model+of+parkinsonism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of different pedunculopontine targets in a novel rodent model of parkinsonism.</a> J. Neurosci. 35, 4792-4803 (2015).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-Evans+and+Sprague-Dawley+rats+have+similar+skilled+reaching+success+and+limb+representations+in+motor+cortex+but+different+movements%3A+some+cautionary+insights+into+the+selection+of+rat+strains+for+neurobiological+motor+research%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research.</a> Behavioural brain research. 145, 221-232 (2003).</li>
<li>Honndorf, S., Lindemann, C., Tollner, K., Gernert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Female+Wistar+rats+obtained+from+different+breeders+vary+in+anxiety-like+behavior+and+epileptogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+research%22%5BJournal%5D)">Female Wistar rats obtained from different breeders vary in anxiety-like behavior and epileptogenesis.</a> Epilepsy research. 94, 26-38 (2011).</li>
<li>Jadavji, N. M., Metz, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+differences+in+skilled+movement+in+response+to+restraint+stress+and+recovery+from+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Sex differences in skilled movement in response to restraint stress and recovery from stress.</a> Behavioural brain research. 195, 251-259 (2008).</li>
<li>Kucker, S., Tollner, K., Piechotta, M., Gernert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kindling+as+a+model+of+temporal+lobe+epilepsy+induces+bilateral+changes+in+spontaneous+striatal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+disease%22%5BJournal%5D)">Kindling as a model of temporal lobe epilepsy induces bilateral changes in spontaneous striatal activity.</a> Neurobiology of disease. 37, 661-672 (2010).</li>
<li>Smith, L. K., Metz, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dietary+restriction+alters+fine+motor+function+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+behavior%22%5BJournal%5D)">Dietary restriction alters fine motor function in rats.</a> Physiology & behavior. 85, 581-592 (2005).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

W tym artykule opisano szczegółowy protokół treningowy dla testu cylindra i klatki schodowej. Ten ostatni ma na celu ocenę złożonych zachowań chwytnych i ruchów motorycznych spowodowanych umiejętnością sięgania u szczurów16,17. Pomiar wyniku jest wyrażony jako liczba granulek zjedzonych podczas badania, co jest pomiarem obiektywnym. Protokół może być stosowany w modelach szczurzych w chorobie Parkinsona i innych modelach chorób motorycznych. Test cylindryczny obejmuje proste podejście do oceny używania łap u s...

Głęboka stymulacja mózgu jądra podwzgórzowego (STN) jest skuteczną opcją leczenia choroby Parkinsona1 i innych zaburzeń ruchowych. Mechanizmy leżące u podstaw tego zjawiska są nadal słabo poznane i wieloczynnikowe, ale kluczową cechą jest modulacja aktywności sieci neuronalnej poprzez powtarzającą się depolaryzację aksonów w pobliżu elektrody stymulującej2-4. Stymulacja o wysokiej częstotliwości (>100 Hz) jest wymagana dla uzyskania korzystnego efektu w większości celów mózgowych i w większości wskazań DBS. Skutki uboczne głębokiej stymulacji mózgu wynikają z niezamierzonej koaktywacji innych włókien, które są pokryte objętością stymulacji i które pełnią różne funkcje, takie jak przewód piramidowy. W związku z tym pożądane byłoby opracowanie parametrów stymulacji, które preferencyjnie aktywują korzystne elementy nerwowe, unikając jednocześnie koaktywacji elementów efektu ubocznego5,6. Chociaż neurofizjologia może oferować takie opcje dostrajania DBS, postęp naukowy był minimalny w ciągu ostatnich dwóch dekad, ponieważ strategie programowania były przede wszystkim oceniane metodą "prób i błędów" u pacjentów i ograniczane przez ograniczone możliwości programowania dostępnych na rynku urządzeń DBS, zamiast wykorzystywać wgląd neurofizjologiczny i zdefiniowane ustawienia eksperymentalne do systematycznego badania pełnej przestrzeni parametrów.
Aby przezwyciężyć przeszkodę translacyjną w badaniach DBS, proponujemy protokół do badania alternatywnych parametrów stymulacji w modelach parkinsonizmu u gryzoni przed badaniami klinicznymi. Jednostronna choroba Parkinsona u szczurów jest modelowana za pomocą zastrzyków 6-hydroksydopaminy do prawego przyśrodkowego pęczka przodomózgowia7,8. Powstała zmiana, opisana dalej jako hemiparkinsonowska, jest oceniana w teście apomorfiny poprzez ocenę wyniku rotacji po wstrzyknięciu małej dawki apomorfiny i potwierdzana post mortem przez immunohistochemię hydroksylazy tyrozyny. Metoda jest łatwa w zastosowaniu i wysoce powtarzalna, a jednocześnie charakteryzuje się niską śmiertelnością i zachorowalnością. Wynikające z tego deficyty motoryczne są bardzo dyskretne7,8; Zwierzęta wykazują niewielkie upośledzenie lewej łapy po lewej stronie zarówno podczas spontanicznej eksploracji, jak i złożonych zachowań chwytnych9,10.
Aby ocenić skuteczność protokołów głębokiej stymulacji mózgu, wymagane są testy, które pozwalają na szybki i wiarygodny pomiar zmian w sprawności motorycznej i mogą być powtarzane w czasie przy różnych ustawieniach neurostymulacji. Kilka grup zaproponowało różne podejścia do stymulacji i różne testy w celu oceny funkcji motorycznych u szczurów11 z bardzo zmiennymi i niespójnymi wynikami11-14. Zmusiło nas to do wyboru zestawu testów o wysokiej trafności predykcyjnej i komplementarności. Dodatkowo, do oceny wyników motorycznych w warunkach głębokiej stymulacji mózgu, preferowano testy, które mogły być wykonywane przez zwierzęta podłączone do generatora bodźców. W tym celu stworzyliśmy naszą baterię testową składającą się z jednego testu na asymetrię użycia łap i jednego testu na umiejętne sięganie. Projekt badania przedstawiono na rysunku 1.
Dla spontanicznego użycia łap przeprowadziliśmy test cylindryczny opisany przez Shallert15, który jest powszechnie stosowanym testem na użycie łap podczas eksploracji pionowej. Szkolenie zwierzęcia nie jest wymagane. W celu oceny bardziej złożonych zachowań chwytania ustaliliśmy test schodów zgodnie z Montoya16. Nasz protokół jest zmodyfikowany zgodnie z Kloth17. Szczury są szkolone przez okres dwunastu dni w docieraniu do granulek z pudełka testowego. Po okresie treningowym test może być zastosowany do pomiaru złożonych zachowań chwytnych poprzez zliczenie wskaźnika sukcesu opisanego jako liczba zjedzonych granulek. W artykule przedstawiono szczegółowy trening w klatce schodowej oraz wykonywanie obu testów behawioralnych w warunkach naiwnej, hemiparkinsonowskiej i głębokiej stymulacji mózgu.

<table><tbody><tr><td>Skrzynka schodowa bez pokrywy</td><td>Glas Keil, Niemcy</td><td></td> na <td>zamówienie</td></tr><tr><td>Skrzynka na butle</td><td>Glas Keil, Niemcy</td><td></td><td>na zamówienie</td></tr><tr><td>Bezpyłowe granulki precyzyjne, 45 mg</td><td>Bio Serv</td><td>F0021</td><td></td></tr></tbody></table>

nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

Głęboka stymulacja mózgu jądra podwzgórzowego jest skuteczną opcją leczenia choroby Parkinsona. W naszym laboratorium opracowaliśmy protokół badania przesiewowego różnych wzorców neurostymulacji u szczurów z hemiparkinsonem (jednostronnymi uszkodzeniami). Polega na wytworzeniu jednostronnej zmiany w chorobie Parkinsona poprzez wstrzyknięcie 6-hydroksydopaminy (6-OHDA) do prawego przyśrodkowego pęczka przodomózgowia, wszczepienie elektrod do przewlekłej stymulacji do jądra podwzgórzowego i ocenę wyników motorycznych pod koniec 24-godzinnych okresów zewnętrznej neurostymulacji podłączonej do. Stymulacja prowadzona była za pomocą stymulacji prądem stałym. Amplituda została ustawiona o 20% poniżej indywidualnego progu dla skutków ubocznych. Ocenę wyników motorycznych przeprowadzono poprzez ocenę spontanicznego użycia łapy w teście cylindrycznym według Shallerta oraz przez ocenę umiejętnego sięgania w teście schodowym według Montoyi. Protokół ten szczegółowo opisuje trening w skrzyni schodowej, test butli, a także zastosowanie obu tych metod u szczurów z hemiparkinsonem. Stosowanie obu testów jest konieczne, ponieważ test schodowy wydaje się być bardziej czuły na upośledzenie zdolności motorycznych i wykazuje większą wrażliwość na zmiany podczas neurostymulacji. Połączenie jednostronnego modelu Parkinsona i dwóch testów behawioralnych pozwala na ocenę różnych parametrów stymulacji w ustandaryzowany sposób.

U wszystkich zwierząt przeprowadzono pośmiertną weryfikację histologiczną zarówno uszkodzenia dopaminergicznego, jak i położenia elektrody. Do sekcji wyników włączono wyłącznie zwierzęta z prawidłowym umieszczeniem elektrody w obrębie STN (Rycina 6) oraz całkowitym uszkodzeniem dopaminergicznym (&gt;90% utraty neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej) (Rycina 7).
Test cylindra przeprowadzony...

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) jest skuteczną opcją leczenia choroby Parkinsona. Opracowaliśmy projekt badania w celu zbadania nowych paradygmatów stymulacji u szczurów. Protokół opisuje zastosowanie testu schodowego i testu cylindra do oceny wyników motorycznych u szczurów z hemiparkinsonem leczonych DBS.

Nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

Ogólnym celem tego zestawu testów behawioralnych jest ocena asymetrii wykorzystania łap u szczurów z hemiparkinsonizmem. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie eksperymentalnej głębokiej stymulacji mózgu, takie jak wyniki motoryczne i różne wzorce stymulacji. Główną zaletą tej techniki jest fakt, że test cylindra i test schodowy się uzupełniają i oba mogą być łatwo zastosowane u zwierząt stymulowanych za pomocą kabla.Procedurę zaprezentuje dr Milos Krstic z mojego laboratorium. Testy behawioralne należy zawsze przeprowadzać o tej samej porze dnia, aby uniknąć różnic w aktywności związanych z rytmem dobowym. W przypadku testu cylindra, należy rozpocząć od oczyszczenia przezroczystego, plastikowego cylindra o wysokości 40 centymetrów i średnicy 19 centymetrów przy użyciu 0,1% roztworu kwasu octowego.Po dokładnym oczyszczeniu należy ustawić dwa lustra pod kątem 90 stopni za cylindrem. Kamerę należy umieścić przed cylindrem w takiej odległości, aby zapewnić dobry widok na łapy zwierzęcia znajdującego się wewnątrz. Następnie należy umieścić szczura w cylindrze.Jeśli zwierzę jest podłączone do generatora bodźców, upewnij się, że kabel nie jest skręcony. Następnie rozpocznij rejestrację i pokaż przed kamerą kartkę z aktualną datą eksperymentu oraz numerem identyfikacyjnym szczura. Po pięciu minutach zarejestrowanej aktywności przenieś szczura z powrotem do jego klatki domowej.Następnie ponownie wyczyść cylinder przed badaniem kolejnego szczura. W materiale wideo policz, jak często przednia lewa i przednia prawa łapa dotykają ścianki. Policz również, jak często szczur staje na tylnych łapach, z podparciem lub bez podparcia przednimi łapami.Zachowania te nazywa się rearingami. Na jeden dzień przed treningiem zapoznaj szczury z aparaturą schodową oraz nagrodami w postaci peletu. Najpierw przygotuj przezroczystą plastikową skrzynkę z schodami, czyszcząc ją 0,1% kwasem octowym.Pudełko schodkowe to dwukomorowe pudełko z podwyższoną platformą i dwoma schodami w wąskiej komorze. Lewe stopnie schodów są dostępne wyłącznie dla lewej łapy. Prawe stopnie są dostępne wyłącznie dla prawej łapy.Jest to standardowe, dostępne w sprzedaży pudełko, jednak jeśli szczury mają być stymulowane za pomocą kabla, należy użyć wysokiego pudełka bez pokrywy. Teraz należy wyjąć schody i wypełnić wgłębienia na każdym stopniu ośmioma pelletami o masie 45 mg. Następnie należy włożyć schody z powrotem i położyć osiem dodatkowych pelletów na podwyższonej platformie.Teraz należy umieścić szczura w pudełku, a po pięciu minutach przenieść go z powrotem do klatki domowej. Należy ocenić, ile peletów zostało zjedzonych z platformy. Przed kolejnym testem należy umyć schody i ponownie załadować je peletami.Fazę nabywania należy przeprowadzać raz dziennie przez trzy dni. Przez kolejne trzy dni należy przeprowadzić fazę swobodnego wyboru. Jest ona wykonywana w taki sam sposób jak faza nabywania, jednak w tym przypadku należy ocenić, ile peletów zostało zjedzonych z obu schodów.Jeśli zwierzęta mają trudności z chwytaniem granulatu, należy dodać go więcej na platformie, w miejscu, gdzie będą one łatwo dostępne. Następnie, przez sześć dni, przeprowadza się fazę wymuszonego wyboru testu. W tej fazie granulaty należy umieszczać wyłącznie po tej samej stronie schodów, po której wystąpiło upośledzenie.W przypadku uszkodzenia prawej półkuli konieczne byłoby badanie lewej łapy, a tym samym załadowanie lewej strony schodów. Przez pierwsze trzy dni ładuj jedną stronę schodów, umieszczając po osiem peletów na każdym stopniu. Jednak od czwartego do szóstego dnia ładuj tę stronę tylko czterema peletami na stopień.Aby szkolenie na schodach przebiegło pomyślnie, kluczowe jest motywowanie zwierzęcia w fazie nabywania umiejętności. Ważne jest, aby szczur był w stanie pobrać kilka peletów przy pierwszej próbie chwytania, ponieważ natychmiastowa nagroda przekłada się na lepszy efekt szkolenia w późniejszych fazach. Kolejnym krytycznym krokiem jest sytuacja, w której szczur nie wykazuje zainteresowania zadaniem; w takim przypadku konieczne może być zastosowanie łagodnego ograniczenia ruchu stóp, aż do osiągnięcia odpowiedniego poziomu motywacji.Badanym zwierzętom wykonano uszkodzenia dopaminergiczne oraz implantowano elektrody w STN. Dane włączono do analizy tylko wtedy, gdy badanie pośmiertne potwierdziło prawidłowe umieszczenie elektrod i rozprzestrzenienie się uszkodzeń. Test cylindra wykazał, że wykorzystanie uszkodzonej łapy spadło do około 15%. Po 24 godzinach głębokiej stymulacji mózgu w obrębie STN z impulsem 60 µs i częstotliwością 130 Hz, wykorzystanie uszkodzonej łapy wzrosło do około 22%. Wynik ten był obiecujący, lecz nieistotny statystycznie.W teście schodkowym zwierzęta zdrowe odzyskały około połowy granulek po 12 dniach testów. Zwierzęta z uszkodzeniem odzyskały jedynie około 10% granulek. Jednak po głębokiej stymulacji mózgu nastąpiła znacząca poprawa i odzyskały one około 25% granulek.W żadnym z testów kabel stymulujący nie wpłynął na wyniki. Zwierzęta rozwijały się zgodnie z oczekiwaniami i przeszły test schodowy zgodnie z przewidywaniami. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak trenować szczury w teście schodowym oraz jak wykorzystać zaprezentowany zestaw testów behawioralnych do przesiewania różnych wzorców stymulacji u szczurów.Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o konieczności oswojenia zwierząt przed rozpoczęciem testu behawioralnego. Test powinien być zawsze przeprowadzany przez tego samego eksperymentatora, aby uniknąć stresu u zwierząt. Należy pamiętać, że podczas pracy ze zwierzętami z implantowanymi elektrodami do głębokiej stymulacji mózgu należy zachować szczególną ostrożność, a stan zwierząt powinien być codziennie monitorowany pod kątem oznak bólu lub dyskomfortu przez cały czas trwania procedury.

a-novel-approach-to-assess-motor-outcome-deep-brain-stimulation

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Ten film przedstawia test klatki schodowej w celu oceny funkcji motorycznych u szczura z hemiparkinsonem z uszkodzeniem prawej półkuli mózgu. Zmiana zaburza sygnalizację dopaminy, upośledzając kontrolę lewej łapy, co powoduje, że na lewych schodach pozostaje więcej granulek, co wskazuje na dysfunkcję motoryczną.

Test schodowy w celu oceny funkcji motorycznych u szczura z hemiparkinsonem

W chorobie Parkinsona i ogólnie w zaburzeniach ruchowych, czułe i wiarygodne testy behawioralne są niezbędne do testowania nowych potencjalnych terapii. W tym miejscu opisujemy łatwą do opanowania baterię testów sensomotorycznych dla myszy, które są wrażliwe na różne stopnie uszkodzenia układu nigrostriatal i przydatne w badaniach przedklinicznych.

Ocena funkcji sensomotorycznych w mysich modelach choroby Parkinsona

Opisano trzy nowe testy behawioralne (zmiana kroku kończyny przedniej, test niestabilności postawy, test obchodzenia się z makaronem) do oceny funkcji kończyn przednich po urazie rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym u gryzoni.

Ocena funkcji kończyn przednich po jednostronnym SCI szyjki macicy za pomocą nowych zadań: zmiana kroku kończyny, niestabilność postawy i obchodzenie się z makaronem

Adaptacyjna głęboka stymulacja mózgu (aDBS) jest skuteczna w chorobie Parkinsona, łagodząc objawy i zmniejszając zużycie energii w porównaniu do konwencjonalnej głębokiej stymulacji mózgu (cDBS). W aDBS śledzimy w czasie rzeczywistym biomarker potencjału pola lokalnego (amplituda oscylacyjna beta) i wykorzystujemy go do kontrolowania czasu stymulacji.

Kontrolowanie choroby Parkinsona za pomocą adaptacyjnej głębokiej stymulacji mózgu

Droga korowo-rdzeniowa, jeden z głównych dróg sensomotorycznych, może być jednostronnie uszkodzony w pniu mózgu gryzonia w celu przetestowania terapii indukujących neuroplastyczność dla ośrodkowego układu nerwowego. Ten zabieg chirurgiczny ("piramidotomia") i oceny pooperacyjne są opisane w niniejszym protokole.

Jednostronna piramidotomia drogi korowo-rdzeniowej u szczurów w celu oceny terapii indukujących neuroplastyczność

Klasyczna analiza asymetrii kończyn przednich w teście cylindrycznym jest rutynowo używana do oceny deficytów behawioralnych u szczurów po urazie mózgu lub udarze; jednak nie wykrywa stałych deficytów u myszy. Badanie to pokazuje, że ilościowe określenie zachowania polegającego na ciągnięciu łapami jest bardziej czułą analizą uszkodzenia mózgu u myszy.

Przeciąganie łap: nowatorska, czuła analiza testu cylindra myszy

Tutaj prezentujemy protokół do precyzyjnego określania stopnia wchodzenia gryzoni. Sygnały generatora wzorca korowego i rdzenia centralnego są niezbędne do precyzyjnego ułożenia stopy podczas utrudnionej lokomocji. Przedstawiamy tutaj nowatorskie zadanie chodzenia z ograniczeniami, które bezpośrednio bada precyzyjne zachowanie podczas chodzenia.

Chodnik asymetryczny: nowatorski test behawioralny do badania asymetrycznej lokomocji

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.

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

Obecne badanie miało na celu zautomatyzowanie kwantyfikacji deficytów motorycznych u szczurów. Wstępny model oceny ocenia utratę motoryczną wynikającą z implantacji mikroelektrody wewnątrzkorowej w korze ruchowej. Informujemy o rozwoju i wykorzystaniu algorytmu śledzenia za pomocą łatwego do adaptacji, prostego i łatwo dostępnego oprogramowania do kodowania.

Nowatorski system śledzenia funkcji motorycznych pojedynczego zwierzęcia za pomocą prostego, łatwo dostępnego oprogramowania

Opisujemy ustanowienie mysiego modelu choroby Parkinsona za pomocą MPTP, oraz oceny behawioralne za pomocą testów cylindrycznych i otwartych do pomiaru funkcji motorycznych. Następnie używamy L-DOPA jako jednego z przykładów, aby pokazać, jak zastosować ten model w badaniu leków na chorobę Parkinsona.

Behawioralna ocena spontanicznej lokomocji w mysim modelu choroby Parkinsona wywołanym MPTP

Obecne badanie opisuje test zachowania motorycznego do analizy deficytów motorycznych w modelach gryzoni, w tym szczura TgF344-AD, z wykorzystaniem uczenia maszynowego.

Zadanie motoryczne w celu badania kinematyki stawów w przedklinicznym modelu chorób neurodegeneracyjnych

Poznaj metodę oceny wyników motorycznych po głębokiej stymulacji mózgu u szczurów z połowiczaną półparkinsonem przy użyciu testu schodowego i cylindrycznego. Technika ta pozwala badać skuteczność różnych wzorców stymulacji.

Nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny (Wideo) | JoVE Journal

Nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny

Przeglądaj więcej filmów