Name: Wykrywanie deficytów behawioralnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 54 s
Description: Poznaj metody behawioralne do wykrywania deficytów neurologicznych i poznawczych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu. Testy te oceniają funkcje motoryczne, równowagę oraz pamięć przestrzenną.

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

Dziękujemy Ianowi Boldingowi za pomoc w chirurgicznym przygotowaniu tematów oraz Elizabeth Sumner za jej skrupulatną edycję. Badania te zostały przeprowadzone w ramach zespołu finansowanego przez The Moody Project for Translational Traumatic Brain Injury Research.

<ol><li>Sell, S. L., Johnson, K., DeWitt, D. S., Prough, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistent+Behavioral+Deficits+in+Rats+after+Fluid+Percussion+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Persistent Behavioral Deficits in Rats after Fluid Percussion Injury.</a> J Neurotrauma. 34 (5), 1086-1096 (2017).</li>
<li>Gurdjian, E. S., Lissner, H. R., Webster, J. E., Latimer, F. R., Haddad, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+experimental+concussion%3A+relation+of+physiologic+effect+to+time+duration+of+intracranial+pressure+increase+at+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Studies on experimental concussion: relation of physiologic effect to time duration of intracranial pressure increase at impact.</a> Neurology. 4, 674-681 (1954).</li>
<li>Anonymous. US National Library of Medicine. , (last accessed Jan. 9, 2018)
 <a target="_blank" href="www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/$term=fluid+percussion+injury+rat ">www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/$term=fluid+percussion+injury+rat </a> (2017).</li>
<li>Hellmich, H. L., Capra, B., Eidson, K., Garcia, J., Kennedy, D., Uchida, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dose-dependent+neuronal+injury+after+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Dose-dependent neuronal injury after traumatic brain injury.</a> Brain Research. 1044, 144-154 (2005).</li>
<li>Bramlett, H. M., Detrich, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-Term+consequences+of+Traumatic+Brain+Injury%3A+Current+Status+of+Potential+Mechanisms+of+Injury+and+Neurological+Outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Long-Term consequences of Traumatic Brain Injury: Current Status of Potential Mechanisms of Injury and Neurological Outcomes.</a> J. Neurotrauma. 32, 1-15 (2015).</li>
<li>Pierce, J. E. S., Smith, D. H., Trojanowski, J. Q., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enduring+cognitive+neurobehavioral+and+histopathological+changes+persist+for+up+to+one+year+following+severe+experimental+brain+injury+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Enduring cognitive neurobehavioral and histopathological changes persist for up to one year following severe experimental brain injury in rats.</a> Neuroscience. 87 (2), 359-369 (1998).</li>
<li>Smith, D. H., Chen, X. H., Pierce, J. E. S., Wolf, J. A., Trojanowski, J. Q., Graham, D. I., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progressive+atrophy+and+neuron+death+for+one+year+following+brain+trauma+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Progressive atrophy and neuron death for one year following brain trauma in the rat.</a> J Neurotrauma. 14 (10), 715-727 (1997).</li>
<li>Schallert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+tests+for+preclinical+intervention+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroRx%22%5BJournal%5D)">Behavioral tests for preclinical intervention assessment.</a> NeuroRx. 3 (4), 497-504 (2006).</li>
<li>Sell, S. L., Avila, M. A., Yu, G., Vergara, L., Prough, D. S., Grady, J. J., DeWitt, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypertonic+resuscitation+improves+neuronal+and+behavioral+outcomes+after+traumatic+brain+injury+plus+hemorrhage%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Hypertonic resuscitation improves neuronal and behavioral outcomes after traumatic brain injury plus hemorrhage.</a> Anesthesiology. 108 (5), 873-881 (2008).</li>
<li>Hamm, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurobehavioral+assessment+of+outcome+following+traumatic+brain+injury+in+rats%3A+an+evaluation+of+selected+measures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Neurobehavioral assessment of outcome following traumatic brain injury in rats: an evaluation of selected measures.</a> J Neurotrauma. 18 (11), 1207-1216 (2001).</li>
<li>Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphetamine%2C+haloperidol%2C+and+experience+interact+to+affect+rate+of+recovery+after+motor+cortex+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury.</a> Science. 217, 855-857 (1982).</li>
<li>Hamm, R. J., Temple, M. D., Pike, B. R., O'Dell, D. M., Buck, D. L., Lyeth, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Working+memory+deficits+following+traumatic+brain+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Working memory deficits following traumatic brain injury in the rat.</a> J Neurotrauma. 13, 317-323 (1996).</li>
<li>Morris, R. G., Hagan, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Allocentric+spatial+learning+by+hippocampectomised+rats%3A+A+further+test+of+the+%22Spatial+Mapping%22+and+%22Working+Memory%22+Theories+of+hippocampal+function%5BTitle%5D)+AND+%22The+Quart+J+of+Exp+Psych%22%5BJournal%5D)">Allocentric spatial learning by hippocampectomised rats: A further test of the "Spatial Mapping" and "Working Memory" Theories of hippocampal function.</a> The Quart J of Exp Psych. 38 (4), 365-395 (1986).</li>
<li>Dixon, C. E., Lyeth, B. G., Povlishock, J. T., Findling, R. L., Hamm, R. J., Marmarou, A., Young, H. F., Hayes, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fluid-percussion+model+of+experimental+brain+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">A fluid-percussion model of experimental brain injury in the rat.</a> J. Neurosurg. 67, 110-119 (1987).</li>
<li>DeWitt, D. S., Smith, T. G., Deyo, D. J., Miller, K. R., Uchida, T., Prough, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L-arginine+and+superoxide+dismutase+prevent+or+reverse+cerebral+hypoperfusion+after+fluid-percussion+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">L-arginine and superoxide dismutase prevent or reverse cerebral hypoperfusion after fluid-percussion traumatic brain injury.</a> J. Neurotrauma. 14, 223-233 (1997).</li>
<li>R Core Team. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22R%3A+A+Language+and+Environment+for+Statistical+Computing%22">R: A Language and Environment for Statistical Computing</a>. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2017).</li>
<li>Pohlert, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPohlert%2C+T+%22The+Pairwise+Multiple+comparison+of+Mean+Ranks+Package+%28PMCMR%29+R+package%22">The Pairwise Multiple comparison of Mean Ranks Package (PMCMR) R package</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://CRAN.R-project.org/package=PMCMR">http://CRAN.R-project.org/package=PMCMR</a> (2014).</li>
<li>Verma, P., Hellemans, K. G., Choi, F. Y., Yu, W., Weinberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+phase+and+sex+effects+on+depressive%2Fanxiety-like+behaviors+and+HPA+axis+responses+to+acute+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Behav%22%5BJournal%5D)">Circadian phase and sex effects on depressive/anxiety-like behaviors and HPA axis responses to acute stress.</a> Physiol Behav. 99, 276-285 (2010).</li>
<li>Schallert, T., Woodlee, M. T., Fleming, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Focal+Ischemic+Injury%3A+Behavior-Brain+Interactions+and+Issues+of+Animal+Handling+and+Housing%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+J%22%5BJournal%5D)">Experimental Focal Ischemic Injury: Behavior-Brain Interactions and Issues of Animal Handling and Housing.</a> ILAR J. 44 (2), 130-143 (2003).</li>
<li>Ruis, J. F., Rietveld, W. J., Buys, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+parametric+photic+entrainment+of+circadian+rhythms+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Behav%22%5BJournal%5D)">Properties of parametric photic entrainment of circadian rhythms in the rat.</a> Physiol Behav. 50, 1233-1239 (1991).</li>
<li>Ferguson, S. A., Maier, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+seasonal%2Fcircannual+effects+of+laboratory+rodent+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Behav%22%5BJournal%5D)">A review of seasonal/circannual effects of laboratory rodent behavior.</a> Physiol Behav. 119, 130-136 (2003).</li>
<li>Fujimoto, S. T., Longhi, L., Saatman, K. E., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+and+cognitive+function+evaluation+following+experimental+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+%26+Biobehav+Reviews%22%5BJournal%5D)">Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury.</a> Neurosci & Biobehav Reviews. , (2004).</li>
<li>Gold, E. M., Su, D., Lopez-Velazquez, L., Haus, D. L., Perez, H., Lacuesta, G. A., Anderson, A. J., Cummings, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+assessment+of+long-term+deficits+in+rodent+models+of+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Regen.+Med%22%5BJournal%5D)">Functional assessment of long-term deficits in rodent models of traumatic brain injury.</a> Regen. Med. 8 (4), 483-516 (2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podczas przeprowadzania wszelkiego rodzaju testów behawioralnych bardzo ważne jest, aby być konsekwentnym. Ten szczegół zawiera wiele czynników, które wydają się nieistotne, ale mają duży wpływ na reakcję zwierzęcia. Ważnym krokiem, którego nie można pominąć, jest aklimatyzacja zwierząt do ich domowej klatki/pomieszczenia przed jakimkolwiek eksperymentem. Preparat ten zmniejsza skutki fizjologicznej reakcji zwierząt na stres, co może zmienić wyniki behawioralne18. Podobnie, absolutnie konieczne jest dołożenie wszelkich starań, aby obchodzić się ze wszystkimi zwierzętami w ten sam sposób. Spójność ta obejmuje, jak wspomniano wcześniej, aklimatyzację do pomieszczeń, a także aklimatyzację do obsługi i transportu między pomieszczeniami przed szkoleniem lub testami. Tej koncepcji nie można przecenić. Niechlujne obchodzenie się ze zwierzętami ma katastrofalne skutki dla wszelkich testów behawioralnych19. Podobnie, należy dołożyć wszelkich starań, aby badać zwierzęta o tej samej porze dnia, zarówno w ich ciemnym, jak i jasnym cyklu. W przypadku omawianych tutaj testów, testowanie w fazie jasnej lub ciemnej jest dopuszczalne, o ile testy są wykonywane konsekwentnie. Wykazano, że testy przeprowadzone w różnych momentach cyklu okołodobowego zmieniają wyniki behawioralne18,20. Dodatkowo przewodnik, jak i zwierzę muszą być w stanie bezstresowym, spokojnym, aby zmaksymalizować dokładność wyników.
Szczególnie w przypadku Neuroscore powszechne są wyniki fałszywie dodatnie i ujemne. Wyniki fałszywie dodatnie zwykle występują, gdy zwierzę nie jest w pełni przyzwyczajone do obsługi i testowania. Zwierzę musi być całkowicie zrelaksowane, aby obserwowana reakcja była odruchowa, a nie spowodowana napięciem mięśni w wyniku reakcji ze stresu lub strachu. Spięty przewodnik może wpływać na wyniki, przenosząc stres na zwierzę. Dlatego trzymanie szczura zbyt mocno lub zbyt luźno może być problematyczne. Dodatkowo, jeśli treser jest zdenerwowany, może to zakłócić reakcję szczurów. Istnieje również ryzyko, że niedoświadczony obserwator źle zinterpretuje reakcję szczura. Dobre szkolenie i dużo praktyki są niezbędne do sukcesu i spójności Neuroscore.
Ogólnie rzecz biorąc, głównym problemem związanym z tymi testami jest brak dużej różnicy, a czasem brak różnicy między grupami leczonymi. Ponieważ zwierzęta mogą różnie reagować na różnych opiekunów, hałasy, pory dnia i potencjalniepory roku 21, należy dołożyć wszelkich starań, aby zredukować wszystkie możliwe czynniki zakłócające.
Przedstawione tutaj wyniki zadań Beam-Balance i Beam-Walk pokazują, że testy te są przydatne wcześnie po urazie do wykrywania deficytów w funkcji przedsionkowo-motorycznej. Deficyty te zwykle ustępują z czasem 1,14. W tym modelu, w ciągu 6 miesięcy od urazu, deficyty wywołane kontuzją ustąpiły. Wyniki 6-miesięcznego punktu czasowego wskazują, że nie ma różnic między szczurami naiwnymi, pozorowanymi lub rannymi; Jednak wszystkie szczury odpoczywają w swoich domowych klatkach od 6 miesięcy, starzejąc się i przybierając na wadze. W związku z tym, zanim zostaną ponownie przetestowane po 6 miesiącach od operacji (lub równoważne w przypadku NAIVE), zasadniczo stają się stare i grube, a zatem wszystkie grupy nie radzą sobie tak dobrze, jak w porównaniu z ich wyjściowymi wynikami z dnia 0.
Inną ważną kwestią jest to, że zastosowany test zachowania jest prawidłowym testem. Na przykład uważa się, że zastosowane tutaj testy reprezentują funkcję określonych obszarów mózgu. Jednym z przykładów jest układ przedsionkowy, który jest ważny dla równowagi. Obszary mózgu zaangażowane w funkcje sensomotoryczne, takie jak kora, w tym kora sensomotoryczna, wzgórze, neurony korowo-rdzeniowe, zwoje podstawy, prążkowie nigro-prążkowiowe, by wymienić tylko kilka, są zaangażowane w koordynację przedsionkowo-ruchową. Tak więc deficyty w Beam-Balance lub Beam-Walk wskazują na potencjalne deficyty w tych obszarach. Ponadto hipokamp i kora przedczołowa są zaangażowane w funkcje uczenia się i pamięci testowane przez labirynt wodny pamięci roboczej. Nawet jeśli zostanie wybrany właściwy test, należy pamiętać o ograniczeniach zastosowanych testów. Na przykład żaden z przedstawionych tutaj testów nie jest wrażliwy na deficyty nastroju, takie jak depresja, lęk lub interakcje społeczne, takie jak agresja, podejmowanie decyzji lub impulsywność. Powtórzmy, konieczne jest wybranie odpowiedniego testu dla ocenianego zachowania i obszaru mózgu.
Do interpretacji i analizy danych behawioralnych należy podchodzić z ostrożnością. Zdecydowanie zaleca się dołączanie analiz mocy dla każdego rodzaju testu osobno, ponieważ użycie wyniku behawioralnego jako miary deficytu neuronalnego jest ze swej natury surową miarą subtelnego efektu. Ponadto różne testy wymagają różnych rodzajów analiz statystycznych. Na przykład opisane testy Neuroscore i Beam-Balance są zależne od interpretacji wyszkolonego obserwatora, który ocenia zachowanie za pomocą skali porządkowej. Tego typu dane nie są ciągłe i nie mają rozkładu normalnego, dlatego należy stosować statystyki nieparametryczne, takie jak test Kruskala-Wallisa, jak wykazano w sekcjach 6.1 i 6.2. Alternatywnie, testy Beam-Walk i labiryntu wodnego pamięci roboczej dają dane, które są ciągłe i mają rozkład normalny, dzięki czemu można stosować statystyki parametryczne, takie jak jednoczynnikowa ANOVA lub dwukierunkowa ANOVA z powtarzanymi pomiarami, jak pokazano w sekcjach 6.3 i 6.4.
Przedstawione tutaj zadania behawioralne przetrwały próbę czasu i dają powtarzalne wyniki, szczególnie w połączeniu z modelem FPI u szczurów, chociaż istnieje wiele innych metod testów behawioralnych pod kątem uszkodzenia mózgu. Neuroscore to krótka ocena wykonywana przy użyciu minimalnego sprzętu. Dostępne są inne testy odruchów i siły, które można włączyć do oceny neurologicznej, takie jak zadanie pulsacji bocznej, test akinezji, test pochyłej płaszczyzny i siła chwytu (patrz Fujimoto i wsp.22 oraz Gold i wsp.23). Opisane zadania Beam-Balance i Beam-Walk są miarami deficytów przedsionkowo-ruchowych po urazie. Koordynacja przedsionkowo-ruchowa może być uważana za jedną z miar dużego zachowania lokomotorycznego, podczas gdy inne miary dużych deficytów lokomotorycznych obejmują Rotarod, obracający się biegun i aktywność w otwartym polu. Zdolność pływania, mierzona jako prędkość pływania podczas labiryntu wodnego, jest również wskaźnikiem dużej koordynacji ruchowej22,23. Zadanie labiryntu wodnego pamięci roboczej uzupełnia ten zestaw testów, wykrywając zarówno deficyty pamięci referencyjnej (wskazane przez Próbę 1), jak i deficyty pamięci roboczej (wskazane przez Próbę 2 lub różnicę między Próbą 1 a Próbą 2). Inne miary funkcji poznawczych obejmują ośmioramienny labirynt promieniowy, labirynt Barnesa, nowy test rozpoznawania obiektów i różne odmiany labiryntu wodnego. Warianty te obejmują oryginalny labirynt wodny Morrisa i labirynt Lashley III (ponownie patrz Fujimoto i wsp.22 oraz Gold i wsp.23). Ten zestaw testów okazał się przydatny na wczesnym etapie po urazie i, w różnym stopniu, do 12 miesięcy po urazie1.
Dodatkowo przedstawione tutaj zadania można stosować z różnymi szczepami, płcią i wiekiem szczurów; Może jednak zaistnieć potrzeba dostosowania do różnych rozmiarów i w przypadku większej kruchości. Na przykład starsze, cięższe szczury potrzebują szerszej wiązki do zadania Beam-Balance, a stare, wątłe szczury mogą potrzebować krótszego czasu pływania w labiryncie wodnym. W związku z tym istnieje możliwość elastyczności w tych testach i możliwości opracowania nowych testów w celu uwzględnienia różnych sytuacji i hipotez.

Przedstawione tutaj metody są przeznaczone do wykrywania deficytów funkcjonalnych w określonych obszarach mózgu wywołanych przez eksperymentalny model TBI u szczura. Opisane zostaną cztery różne testy behawioralne. Po pierwsze, krótka ocena neurologiczna, zwana neuroscore, może być wykonana bez konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu, ale wymaga praktyki; Ten test wykrywa deficyty w odruchach. Po drugie, test Beam-Balance wykrywa braki w zdolności do wyważania. To zadanie wymaga od przewodnika oceny szczura na podstawie skali porządkowej i wymaga pewnego przeszkolenia przewodnika. Test Beam-Balance wymaga wąskiej wiązki i jest wrażliwy na deficyty w układzie przedsionkowym. Trzeci test ocenia koordynację przedsionkowo-ruchową. Ten test jest znany jako zadanie Beam-Walk i chociaż wymagane jest pewne wstępne szkolenie szczura, ta procedura jest bardziej obiektywna niż dwie poprzednie, ponieważ opóźnienie w przejściu wiązki jest obiektywną miarą, która nie zależy od subiektywnej oceny. Różnica ta wynika z tego, że mierzony jest czas pokonywania wąskiej belki, aby dotrzeć do sejfu. Test Beam-Walk wymaga dłuższej belki niż Beam-Balance, a także skrzynki ewakuacyjnej. Ten test mierzy deficyty zarówno w koordynacji ruchowej, jak i równowadze, a zatem jest wrażliwy na uszkodzenia móżdżku i obszarów mózgu związanych z motoryką. Wersja labiryntu wodnego Morrisa (MWM-WM) z pamięcią roboczą testuje przede wszystkim funkcję hipokampa i integrację z korą przedczołową lub funkcją wykonawczą. Pokazana wersja labiryntu wodnego Morrisa może być również używana do wykrywania deficytów w pamięci referencyjnej1.
Te metody zostały wybrane na podstawie ich ugruntowanej pozycji w literaturze. Każdy z nich był skuteczny w wielu rękach z różnych laboratoriów z wieloma szczepami szczurów w ciągu wielu lat badań. Jednak w przeszłości działania po urazie do dwóch tygodni po urazie były uważane za "przewlekłe" punkty czasowe. W związku z tym, aby ustalić techniki behawioralne do badania przewlekłych skutków TBI u gryzoni, te dobrze znane metody musiały zostać ocenione pod kątem czułości w wykrywaniu deficytów wywołanych TBI w dłuższych punktach czasowych po urazie. Chociaż obecnie istnieje kilka modeli TBI u gryzoni, model FPI jest jednym z najczęściej stosowanych i jest stosowany w tym badaniu. Model ten został po raz pierwszy opublikowany w latach pięćdziesiątych XX wieku2, a od tego czasu ponad 1000 artykułów wykorzystało FPI w rats3. Neuropatologia tego typu urazów została dobrze opisana przez nas4 i inni5,6,7. Krótko mówiąc, wykazano, że uszkodzenie neuronów w hipokampie jest zależne od dawki przy użyciu barwienia fluoro-jadeitem w krótkim czasie po urazie, tj. 24-48 godzin; Podczas gdy duża atrofia i kawitacja, w tym ścieńczenie wewnętrznej torebki i kory, zostały zgłoszone po roku od urazu6,7.
Najbardziej znaczącą reprezentacją funkcji mózgu jest oceniana za pomocą miar wyników behawioralnych po eksperymentalnym uszkodzeniu mózgu. Jednak zdecydowana większość eksperymentów FPI, w których wykorzystuje się wyniki behawioralne, dokonuje pomiarów stosunkowo wcześnie, zwykle od 1 do 14 dni po urazie. Korzystając z przedstawionych tutaj metod, niektóre deficyty behawioralne można wykryć do 12 miesięcy po urazie1. Funkcje neurologiczne, funkcje przedsionkowo-motoryczne i koordynację ruchowo-ruchową oceniano w dniach po urazie (PID) 1-3 oraz po 3, 6 i 12 miesiącach po operacji, przy użyciu krótkiej oceny neurologicznej (Neuroscore; zmodyfikowana z Schallert8), zadania Beam-Balance i zadania Beam-Walk9,10,11. Referencja i pamięć robocza zostały ocenione przy użyciu wersji pamięci roboczej labiryntu wodnego Morrisa1,12,13.

<table><tbody><tr><td>Szczury Sprague-Dawley</td><td>Charles Rivers Laboratories 251 Ballardvale St Wilmington, MA 01887-1096 Telefon: 800-522-7287</td><td>Szczury CD-IGS, kod szczepu 001</td><td>samiec, albinos, 300-350g po przyjeździe</td></tr><tr><td>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Beam-Balance</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Belka</td><td>drewniana do domu</td><td></td><td>, 25" dł. x 1" wys. x 3/4" szer. uszczelniona lakierem poliuretanowym</td></tr><tr><td>Zacisk C</td><td>Home Depot</td><td>1422-C</td><td>2 1/2"</td></tr> <tr><td>barierowy</td> Styropian <td>Home Depot</td><td></td><td>, 18" x 17 1/2"</td></tr> <tr><td>stół (zarówno do BB, jak i BW)</td> <td>ogólne zaopatrzenie</td><td></td> biurowe <td>37" h x 30" w x 60" l</td></tr><tr><td>Nazwa</td><td>Firma</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Beam-Walk</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam</td><td>dom zbudowany</td><td></td><td>Drewno 38-1/2" L x 1-3/4" H x 1" W uszczelnione lakierem poliuretanowym (~ 37" poza podłogą)</td></tr><tr><td>Escape Box</td><td>Home Built</td><td></td><td>Woodpainted Black 12 1/2 " L x 9" h x 7-1/4" W</td></tr><tr><td>Gwoździe (kołki)</td><td></td><td></td><td>2"</td></tr> <tr><td>Zaciski</td><td></td><td></td><td></td>zawiasów</tr><tr><td>Biała</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>maszyna</td> <td>szumowaSan Diego Instruments 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121 Telefon: (858)530-2600</td><td></td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/libraries/misc/datasheets/whitenoise.pdf</td></tr><tr><td>light</td><td>Home Depot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nazwa</td><td>Company</td><td>Numer katalogowy</td><td>Komentarze</td></tr><tr><td>Morris Water Maze</td><td></td><td></td><td></td></tr>producent <tr><td>basenu z włókna szklanego</td><td>nieznany</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>(podobny do tego wyprodukowanego przez SDI)</td><td>San Diego Instruments</td><td>7000-0723</td><td>72" średnica x 30" głębokość (~ 500 galonów)</td></tr> <tr><td>platforma z pleksi</td><td>ręcznie wykonana przez Maggie Parsley</td><td></td><td>Średnica 10 cm, wysokość 26 cali z silikonem nałożonym na powierzchnię platformy, aby zapewnić powierzchnię chwytną</td></tr> <tr><td>(podobną do tej wykonanej przez SDI)</td> <td>SDI</td><td>7500-0272</td><td></td></tr><tr><td>pudełka dla zwierząt z pleksi z pokrywkami</td><td>Warsztat</td><td></td> mechaniczny UTMB <td>2 pudełka, 10 "szer. x 16" dł. x 9 "wys</td></tr>. światła <tr><td>punktowe / lampy grzewcze</td><td>Home Depot</td><td></td><td>3 wokół basenu, 2 pudełka do suszenia zwierząt</td></tr><tr><td>AnyMaze</td><td>San Diego Instruments 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121 Telefon: (858)530-2600</td><td>/9001</td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/any-maze-video-tracking/</td></tr></tbody></table>

wykrywanie deficytów behawioralnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Wraz z rosnącą częstością występowania urazowego uszkodzenia mózgu (TBI) zarówno w populacjach cywilnych, jak i wojskowych, TBI jest obecnie uważane za chorobę przewlekłą; jednak niewiele badań badało długoterminowe skutki urazów w modelach TBI u gryzoni. Pokazano tutaj miary behawioralne, które są dobrze ugruntowane w badaniach nad TBI dla czasów wczesnych po urazie, takich jak dwa tygodnie, do dwóch miesięcy. Niektóre z tych metod były wcześniej stosowane w późniejszym czasie po urazie, do jednego roku, ale przez bardzo niewiele laboratoriów. Zademonstrowane tutaj metody to krótka ocena neurologiczna w celu zbadania odruchów, Beam-Balance w celu sprawdzenia równowagi, Beam-Walk w celu sprawdzenia równowagi i koordynacji ruchowej oraz wersja labiryntu wodnego Morrisa w pamięci roboczej, która może być wrażliwa na deficyty w pamięci referencyjnej. Samce szczurów były traktowane i wstępnie szkolone do testów neurologicznych, równowagi i koordynacji ruchowej przed otrzymaniem urazów przystrzałkowych (FPI) lub pozorowanych. Szczury mogą być wielokrotnie testowane na podstawie krótkiej oceny neurologicznej (neuroscore), balansu belki i spaceru po belce, podczas gdy testy w labiryncie wodnym można wykonać tylko raz. Różnica ta wynika z tego, że szczury mogą zapamiętać zadanie, co zakłóca wyniki, jeśli próbuje się powtórzyć testy na tym samym zwierzęciu. Podczas testowania od jednego do trzech dni po urazie wykrywa się znaczące różnice we wszystkich trzech zadaniach niepoznawczych. Jednak różnice w zadaniu Beam-Walk nie były wykrywalne w późniejszych punktach czasowych (po 3 miesiącach). Deficyty wykryto po 3 miesiącach w Beam-Balance i po 6 miesiącach w neuroscore. Deficyty w pamięci operacyjnej wykryto do 12 miesięcy po urazie, a deficyt w pamięci referencyjnej pojawił się po raz pierwszy po 12 miesiącach. W związku z tym standardowe testy behawioralne mogą być użytecznymi miarami utrzymujących się deficytów behawioralnych po FPI.

Celem prezentowanych tutaj testów behawioralnych jest wykrycie deficytów funkcjonalnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu. Przedstawiono cztery specyficzne testy, które wykrywają deficyty w zachowaniach, aby odzwierciedlić uszkodzenie określonych obszarów mózgu, czasami trwające do jednego roku po urazie.

Wykrywanie deficytów behawioralnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

Ogólnym celem przedstawionego tutaj testu behawioralnego jest wykrycie deficytów funkcjonalnych u szczurów po urazie czaszkowo-mózgowym. Przedstawione zostaną cztery różne testy wykrywające deficyty w zakresie funkcji neurologicznych lub poznawczych. Metody te mogą pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie badań nad urazami mózgu, takie jak to, które obszary mózgu uległy uszkodzeniu po urazie oraz czy dana terapia eksperymentalna jest skuteczna.Głównymi zaletami tych technik jest to, że są one dobrze ugruntowane w wielu laboratoriach i uznane za powtarzalne, a także wykazują wysoką czułość w odniesieniu do różnych rodzajów uszkodzeń mózgu, takich jak urazy powybuchowe i udary. Techniki te przyczyniają się do lepszego zrozumienia wpływu urazowego uszkodzenia mózgu na funkcje neurologiczne i poznawcze, a także umożliwiają testowanie eksperymentalnych metod leczenia u szczurów. Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą napotykają trudności wynikające z niewystarczającego doświadczenia w obchodzeniu się ze szczurami oraz niezapewnienia im odpowiedniej ilości czasu na aklimatyzację przed rozpoczęciem treningu i testów.Jest to konieczne, aby uspokoić szczura w celu zwiększenia efektywności czasu testowania. Rozpocznij trening od testu zgięcia przednich kończyn, podnosząc szczura za ogon i trzymając go na wysokości około 6–12 cali nad powierzchnią stołu. Obserwuj, czy szczur prostuje, czy zgina przednie kończyny.W arkuszu ocen zaznacz obecność zgięcia cyfrą jeden lub brak zgięcia cyfrą zero. Następnie, w celu przeprowadzenia testu zgięcia kończyn tylnych, ponownie unieś szczura za ogon i utrzymaj go na wysokości około 6–12 cali nad powierzchnią stołu. Zaobserwuj, czy szczur prostuje czy zgina kończyny tylne, a następnie zaznacz obecność zgięcia cyfrą jeden lub brak zgięcia cyfrą zero.W kolejnym teście unieś szczura za ogon i powoli opuszczaj go w kierunku krawędzi stołu, aż nos znajdzie się w odległości około 10 centymetrów od krawędzi. Powoli przesuwaj szczura w stronę krawędzi, nie pozwalając, aby wibrysy dotknęły krawędzi. Obserwuj, czy szczur wyciąga przednie łapy w kierunku stołu.Oceń obecność lub brak wyciągania przednich łap. Następnie, w przypadku testu stawiania łap wywołanego kontaktem, utrzymaj szczura tak, aby ciało i ręka były równolegle do krawędzi stołu, a przednie kończyny pozostały wolne. Powoli opuszczaj szczura w stronę krawędzi stołu, aż wibrysy po jednej stronie dotkną krawędzi stołu.Obserwuj, czy szczur wyciąga przednią kończynę po tej samej stronie, co wibrysy dotykające stołu, w kierunku krawędzi stołu, natychmiast po ich zetknięciu z powierzchnią. Oceń obecność lub brak ruchu sięgania w stronę krawędzi stołu. Na koniec, w celu przeprowadzenia testu odruchu chwytnego tylnej łapy, utrzymaj szczura w jednej dłoni, obejmując klatkę piersiową kciukiem i palcem wskazującym pod przednimi kończynami.Delikatnie dotknij palcem wskazującym wnętrza każdej tylnej łapy. Zaobserwuj, czy szczur chwyta palec, i oceń obecność lub brak odruchu chwytania. 24 godziny po operacji rozpocznij test równowagi na belce, umieszczając szczura na belce i uruchamiając stoper.Przez 60 sekund uważnie obserwuj szczura i zapisz wynik w arkuszu. Pozwól szczurowi na krótki odpoczynek między próbami, albo na ramieniu eksperymentatora, albo w klatce domowej. Zacznij od umieszczenia szczura w pudełku docelowym na jedną minutę.Po jednej minucie wyjmij szczura i rozpocznij próbę, włączając światło oraz biały szum. Umieść szczura na belce w miejscu otworu na kołek najbliższego skrzynki celu i pozwól zwierzęciu wejść do środka. W momencie, gdy przednie łapy szczura przekroczą próg skrzynki celu, natychmiast wyłącz źródła światła i hałasu, aby odnotować koniec jednej próby.Pozwól szczurowi odpocząć w skrzynce docelowej przez 30 sekund między kolejnymi próbami. Powtórz trening chodzenia po belce raz w każdym miejscu umieszczenia kołków oraz z pozycji startowej. Włóż kołki do otworów i przeprowadź jeden pełny cykl chodzenia po belce z zamocowanymi kołkami.Następnie, używając stoperem, mierz czas każdej próby i powtarzaj czynność, aż szczur wykona trzy próby w czasie poniżej pięciu sekund. 24 godziny po operacji przeprowadź test szczura na belce (beam-walk), używając pełnej belki z zamocowanymi kołkami. W pomieszczeniu rozmieszczono wskazówki wizualne, które służą jako punkty orientacyjne, pozwalające szczurowi nauczyć się i zapamiętać lokalizację ukrytej platformy.Rozpocznij pierwszą próbę, otwierając oprogramowanie do śledzenia wideo i ładując odpowiedni protokół, zawierający mapę labiryntu wodnego z lokalizacjami platformy, długością pływania, liczbą prób, liczbą zwierząt oraz grupami traktowania. Umieść platformę w wyznaczonym miejscu i sprawdź, czy odpowiada ona mapie w oprogramowaniu. Następnie umieść szczura w zbiorniku przodem do ściany w wyznaczonej lokalizacji i natychmiast uruchom licznik w programie do śledzenia i/lub stoper.Pozostaw szczura na 120 sekund, aby odnalazł platformę. Gdy szczur odnajdzie platformę, zatrzymaj stoper i zapisz czas w arkuszu roboczym. Uwaga: jeśli szczur nie odnajdzie platformy, poprowadź go do niej ręcznie i zapisz czas 120 sekund.Pozostaw szczura na platformie przez 15 sekund pomiędzy próbami. Po drugiej próbie umieść szczura w ogrzewanej komorze na cztery minuty. Na koniec przesuń platformę w drugą lokalizację i sprawdź, czy jest ona zgodna z mapą w oprogramowaniu.Powtórz procedury z próby pierwszej i drugiej, aż do czasu zakończenia wszystkich czterech par lokalizacji startowych i platform. Wyniki procedury neuroscore wykazują zarówno potencjał do wystąpienia wyników fałszywie dodatnich w dniu zerowym, czyli przed operacją, jak i czułość tego testu w wykrywaniu niewielkich różnic w grupie TBI, tak że dzień zerowy różni się od dni pierwszego, drugiego i trzeciego. Wyniki testu z belką równoważącą wykazują czułość tego testu na deficyty występujące krótko po urazie oraz w punkcie czasowym oddalonym od momentu urazu.Wyniki testu przejścia po belce wskazały na deficyty w okresie wczesnym po urazie. Jednakże w szóstym miesiącu po urazie nie stwierdzono istotnych różnic między grupami, co sugeruje zajście procesu gojenia w grupie z urazem. Ponadto w trzecim miesiącu po urazie wykazano deficyty w pamięci operacyjnej, natomiast w 12. miesiącu po urazie deficyty wystąpiły zarówno w pamięci operacyjnej, jak i referencyjnej.Ważne jest, aby oswoić szczury z kontaktem z eksperymentatorem oraz przeprowadzić wstępny trening przed testami neuroscore, beam-walk (chodzenia po belce) oraz beam-balance (równowagi na belce). Po opanowaniu tych czynności, krótka ocena neurologiczna może być przeprowadzona szybko i bez użycia specjalistycznego sprzętu. Po procedurach neuroscore, beam-balance i beam-walk można zastosować różne wersje labiryntu wodnego, a także inne paradygmaty behawioralne, takie jak test rozpoznawania nowych obiektów, w celu udzielenia odpowiedzi na dodatkowe pytania dotyczące uczenia się i pamięci.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat wykrywania deficytów neurologicznych i poznawczych z wykorzystaniem pomiarów behawioralnych. Kluczowe znaczenie mają aklimatyzacja do obchodzenia się z zwierzętami, wstępny trening oraz konsekwencja podczas przeprowadzania eksperymentów behawioralnych.

detecting-behavioral-deficits-in-rats-after-traumatic-brain-injury

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Zmodyfikowana technika obniżania wagi jest łatwą, opłacalną procedurą stosowaną do indukcji łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u młodych szczurów. Ta nowatorska technika daje klinicznie istotne symptomy, które posuną naprzód badania nad łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu (mTBI) i wstrząśnieniem mózgu.

Nowy model łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu u młodych szczurów

Wykazaliśmy, że wszczepienie mikroelektrody w korze ruchowej szczurów powoduje natychmiastowe i trwałe deficyty motoryczne. Proponowane tutaj metody obejmują operację wszczepienia mikroelektrod i trzy zadania behawioralne gryzoni w celu wyjaśnienia potencjalnych zmian w funkcji motorycznej małej lub dużej spowodowanej uszkodzeniem kory ruchowej spowodowanym implantacją.

Testy behawioralne gryzoni w celu oceny deficytów funkcjonalnych spowodowanych implantacją mikroelektrod w korze ruchowej szczura

Ogólnym celem tej procedury jest uzyskanie ilościowych informacji mikrostrukturalnych o hipokampie u szczura z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu. Odbywa się to za pomocą zaawansowanego protokołu obrazowania rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją oraz analizy parametrycznych map dyfuzji opartej na obszarze zainteresowania.

Zaawansowane obrazowanie dyfuzyjne w hipokampie szczurów z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu

Celem tego badania jest stworzenie i walidacja modelu zwierzęcego do badań w fazach odzyskiwania i następstwa niedokrwienia mózgu poprzez testowanie zawału mózgu i funkcji sensomotorycznych po okluzji/reperfuzji tętnicy środkowej mózgu (MCAO/R) po 1-90 dniach u szczurów.

Model przedkliniczny do oceny regeneracji mózgu po ostrym udarze mózgu u szczurów

Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest często kojarzone z zaburzeniami pamięci. W tym miejscu przedstawiamy protokół oceny przestrzennej pamięci roboczej po TBI za pomocą zadania metrycznego. Test metryczny jest przydatnym narzędziem do badania upośledzenia przestrzennej pamięci roboczej po TBI.

Test metryczny do oceny przestrzennej pamięci roboczej u dorosłych szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Obecny protokół opisuje szczurzy model urazowego uszkodzenia mózgu wywołanego płynnym uderzeniem, po którym następuje seria testów behawioralnych w celu zrozumienia rozwoju zachowania dominującego i uległego. Wykorzystanie tego modelu urazowego uszkodzenia mózgu w połączeniu ze specyficznymi testami behawioralnymi umożliwia badanie zaburzeń społecznych po urazie mózgu.

Ocena zachowania dominująco-uległego u dorosłych szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Tutaj pokazano, jak model urazu głowy w stanie czuwania może być wykorzystany do zbadania wpływu powtarzających się łagodnych urazów mózgu (r-mTBI) na plastyczność synaptyczną w hipokampie. Model replikuje ważne cechy r-mTBI u pacjentów i jest stosowany w połączeniu z elektrofizjologią in vitro.

Ocena zmian plastyczności synaptycznej przy użyciu modelu łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w stanie czuwania

Prezentowany jest system do pozyskiwania danych z samodzielnie zainicjowanych indywidualnych sesji behawioralnych w klatce kolonii społecznej. Skuteczność tego systemu wykazano za pomocą zautomatyzowanej oceny zasięgu, umożliwiającej scharakteryzowanie poudarowych zaburzeń motorycznych, potencjalnych zmian behawioralnych związanych z motywacją, zmian okołodobowych i innych innowacyjnych zmiennych zależnych.

Gromadzenie samodzielnie zainicjowanych danych behawioralnych szczurów w celu scharakteryzowania deficytów po udarze

Tutaj prezentujemy model szczura z zamkniętą głową z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu (mTBI) i jego walidację, wykazując niezwykłe podobieństwo do ludzkiego mTBI pod względem objawów behawioralnych podczas ostrych i podostrych etapów.

Szczurzy model łagodnego urazu urazowego z zamkniętą głową i jego walidacja

Ten protokół przedstawia zmodyfikowany mysi model powtarzalnego łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu (rmTBI) wywołanego metodą zamkniętego urazu głowy (CHI). Podejście to obejmuje cieńsze okienko czaszki i płynną stymulację w celu zmniejszenia stanu zapalnego często spowodowanego ekspozycją opon mózgowych, a także lepszą odtwarzalność i dokładność w modelowaniu rmTBI u gryzoni.

Zmodyfikowany mysi model powtarzającego się łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu z przerzedzonym okienkiem czaszki i płynną stymulacją

Poznaj metody behawioralne do wykrywania deficytów neurologicznych i poznawczych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu. Testy te oceniają funkcje motoryczne, równowagę oraz pamięć przestrzenną.

Wykrywanie deficytów behawioralnych u szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Przeglądaj więcej filmów