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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Este artigo apresenta procedimentos experimentais para avaliação de prejuízos de memória em camundongos epilépticos induzidos por pilocarpina. Este protocolo pode ser usado para estudar os mecanismos fisiosiológicos do declínio cognitivo associado à epilepsia, que é uma das comorbidades mais comuns na epilepsia.
O comprometimento cognitivo é uma das comorbidades mais comuns na epilepsia do lobo temporal. Para recapitular o declínio cognitivo associado à epilepsia em um modelo animal de epilepsia, geramos camundongos epilépticos crônicos tratados com pilocarpina. Apresentamos um protocolo para três diferentes testes comportamentais usando esses camundongos epilépticos: localização de objetos novos (NL), reconhecimento de objetos novos (NO) e testes de separação de padrões (PS) para avaliar o aprendizado e a memória de lugares, objetos e contextos, respectivamente. Explicamos como definir o aparelho comportamental e fornecer procedimentos experimentais para os testes de NL, NO e PS após um teste de campo aberto que mede as atividades basais locomotor dos animais. Descrevemos também as vantagens técnicas dos testes de NL, NO e PS em relação a outros testes comportamentais para avaliação da função de memória em camundongos epilépticos. Finalmente, discutimos possíveis causas e soluções para ratos epilépticos que não conseguem fazer 30 s de bom contato com os objetos durante as sessões de familiarização, o que é um passo fundamental para testes de memória bem sucedidos. Assim, este protocolo fornece informações detalhadas sobre como avaliar os prejuízos de memória associados à epilepsia usando camundongos. Os testes DE NL, NO e PS são ensaios simples e eficientes que são apropriados para a avaliação de diferentes tipos de memória em camundongos epilépticos.
Epilepsia é uma doença crônica caracterizada por convulsões espontâneas recorrentes1,,2,3. Como convulsões repetitivas podem causar anormalidades estruturais e funcionais no cérebro1,,2,3, a atividade convulsiva anormal pode contribuir para a disfunção cognitiva, que é uma das comorbidades associadas à epilepsia mais comuns4,,5,6. Ao contrário dos eventos de convulsão crônica, que são transitórios e momentâneos, os prejuízos cognitivos podem persistir ao longo da vida dos pacientes epilépticos, deteriorando sua qualidade de vida. Por isso, é importante compreender os mecanismos fisiofiológicos do declínio cognitivo associado à epilepsia.
Vários modelos experimentais de epilepsia têm sido utilizados para demonstrar os déficits de aprendizagem e memória associados à epilepsia crônica7,,8,,9,,10,,11,12. Por exemplo, o labirinto de água morris, condicionamento de medo contextual, quadro de buracos, localização de objetos novos (NL) e novos testes de reconhecimento de objeto (NO) têm sido frequentemente usados para avaliar a disfunção da memória na epilepsia do lobo temporal (TLE). Como o hipocampo é uma das principais regiões em que a TLE mostra patologia, testes comportamentais que podem avaliar a função de memória dependente do hipocampo são muitas vezes selecionados preferencialmente. No entanto, dado que as convulsões podem induzir neurogênese hipocampal aberrante e contribuir para o declínio cognitivo associado à epilepsia10, paradigmas comportamentais para testar a função neuronal recém-nascida dento (ou seja, separação de padrão espacial, PS)8,13 também podem fornecer informações valiosas sobre os mecanismos celulares de prejuízos de memória na epilepsia.
Neste artigo, demonstramos uma bateria de testes de memória, NL, NO e PS, para ratos epilépticos. Os testes são simples e de fácil acesso e não exigem um sistema sofisticado.
Todos os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade Católica da Coreia e foram realizados de acordo com o Guia Nacional de Saúde para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório (NNI Publicações nº 80-23).
1. Novo teste de localização de objeto (NL)

2. Novo teste de reconhecimento de objeto (NÃO)
3. Teste de separação de padrões (PS)
4. Mancha violeta cresyl
Um cronograma experimental geral e uma configuração para avaliação da função cognitiva são mostrados na Figura 1. Seis semanas após a introdução de convulsões agudas induzidas por pilocarpina, os camundongos foram submetidos aos testes de NL, NO e PS nessa ordem separados por períodos de descanso de 3 dias entre os testes(Figura 1A). Para o teste NL, dois objetos idênticos foram colocados no campo aberto durante a sessão de familiarização (F1), e no dia seguinte, um objeto foi movido para um novo local. No teste NO, um objeto foi substituído por um novo durante a sessão de teste. Para o teste de PS, as duas sessões de familiarização (F1, F2) introduziram combinações de diferentes padrões e objetos da grade do piso. Em seguida, no dia do teste, um objeto de cada sessão de familiarização foi colocado no padrão estreito do piso da grade, tornando um objeto novo no contexto do padrão de piso de grade estreita(Figura 1B). A caixa de campo aberto pode ser colocada em uma mesa diretamente sob uma câmera de dispositivo acoplada a carga e cercada por uma cortina preta para evitar pistas visuais desnecessárias(Figura 2A). Os objetos de amostra eram materiais fáceis de limpar de tamanho semelhante ou ligeiramente maiores que um rato(Figura 2B). As combinações de objetos precisavam ser pré-tela para confirmar que não havia preferência significativa entre os dois objetos apresentados juntos(Figura 2C). As placas de piso com padrões diferentes foram colocadas na caixa de campo aberto para fornecer pistas experimentais adicionais no teste PS (Figura 2B). Uma vez que um mouse foi introduzido na caixa de campo aberto, um sistema de rastreamento de vídeo rastreou sua trajetória para analisar sua distância total de locomoção(Figura 2D). Seis semanas após uma injeção de pilocarpina, os camundongos epilépticos apresentaram uma redução significativa na razão de discriminação no teste NL, demonstrando prejuízo de memória espacial(Figura 3). Além disso, no teste NO, que é um teste para memória de reconhecimento de objetos, camundongos epilépticos mostraram função de memória prejudicada em comparação com controles falsos. Quando a função neuronal recém-nascida dento foi avaliada com o teste PS, os camundongos epilépticos tiveram dificuldade em reconhecer o objeto novo em um contexto com múltiplas pistas. Como experimentos de controle, foram avaliadas atividades locomotores e latência para atingir os critérios de exploração durante a sessão de familiarização (Figura 3). A medição da atividade locomotor mostrou um aumento significativo dos animais epilépticos(Figura 3C),em linha com os relatórios anteriores16,17, enquanto a motivação para explorar os objetos foi comparável entre animais falsos e epilépticos(Figura 3D). Nossas taxas de abandono que falharam nos critérios de exploração na sessão de familiarização foram de 17,4%, 18,2%, 0% para o teste de NL, NÃO e PS, respectivamente, sugerindo que os animais se acostumaram com os ambientes experimentais durante a série de ensaios comportamentais. Finalmente, avaliamos a morte das células hipocampais após o estado epiléptico induzido por pilocarpina usando coloração violeta de creslito para confirmar danos neuronais induzidos pela convulsão(Figura 4). Os animais tratados com pilocarpina demonstraram células pitnóticas no hilus e no subcampo CA3 do hipocampo, ao contrário dos controles falsos(Figura 4).

Figura 1: Apresentação esquemática da bateria de teste comportamental. (A) Um desenho esquemático do cronograma comportamental para a localização do objeto novo (NL), reconhecimento de objetos novos (NO) e testes de separação de padrões (PS) para ratos falsos e epilépticos. (B) Imagens representativas dos arranjos de placas de objeto e piso para os testes DE NL, NO e PS. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Aparelho comportamental para avaliação da função cognitiva. (A) Uma visão geral do ambiente comportamental. Uma câmera foi colocada diretamente acima da caixa de campo aberto, que estava cercada pela cortina para evitar pistas desnecessárias. (B) Teste de objetos de amostra para o novo teste de localização de objeto (NL), reconhecimento de objeto novo (NO) e separação de padrões (PS). Para o teste de PS, uma placa de piso com padrões diferentes, ou seja, grades largas e estreitas, foi inserida na caixa de campo aberto para fornecer pistas adicionais. (C) Gráficos mostrando o tempo de exploração de cada objeto apresentados juntos durante a sessão de teste NO e PS (n = 7), respectivamente. Note-se que não houve diferença significativa na preferência entre os dois objetos avaliados pelo teste Mann-Whitney U (para não teste) e o teste t não pago do Aluno (para teste PS). (D) Uma imagem mostrando que um sistema de rastreamento de vídeo detectou o mouse experimental na caixa de campo aberto. O quadrado vermelho indica a zona predefinida para rastrear a trajetória do mouse. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Memória espacial prejudicada e separação de padrões em camundongos epilépticos. (A) Uma apresentação esquemática dos testes de localização do objeto novo (NL), reconhecimento de objetos novos (NO) e separação de padrões (PS). Um novo objeto é indicado como um círculo vermelho. (B) Gráficos que mostram a razão de discriminação nos testes NL, NO e PS entre camundongos sham (n = 8) e epiléticos (n = 10). Observe que os camundongos epilépticos demonstraram prejuízos significativos nos testes NL, NO e PS, que testam a função de memória para lugares, objetos e contextos, respectivamente. *p < 0,05 por Mann-Whitney U teste para o teste NL. *p < 0,05 por T-teste não pago do Estudante para as provas NO. *p < 0,05 pelo teste t não pago do Student com a correção de Welch para o teste PS. (C) Um gráfico mostrando a atividade locomotor de camundongos sham (n = 8) e camundongos epilépticos (n = 10). Note-se que os camundongos epilépticos demonstraram aumento da locomoção, em consonância com os relatórios anteriores. *p < 0,05 pelo teste t não pago do Estudante. (D) Gráficos que mostram latência a critérios de 30 s na sessão de familiarização dos testes NL, NO e PS. Note-se que não houve diferenças na motivação para explorar os objetos entre falso (n = 8) e ratos epilépticos (n = 10). Os dados são apresentados como média ± erro de média (SEM). SE = estado epiléptico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Morte neuronal no hipocampo após epiléptico de estado induzido por pilocarpina (SE). Imagens representativas dos grupos epilépticos (A) e(B)58 dias após a injeção de pilocarpina. Imagens ampliadas mostram o hilus (a, d),subcampo CA1(b, e),e o subcampo CA3(c, f)do hipocampo, que são indicados como quadrados brancos nas imagens com baixa ampliação. Note as células pyknotic no pré-campo hilus e CA3 do hipocampo. Barra de escala na imagem de extrema esquerda = 200 μm, também válida para a imagem inferior; barra de escala em a, b, c = 40 μm, também válido para d, e, f, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os autores não têm nada a revelar.
Este artigo apresenta procedimentos experimentais para avaliação de prejuízos de memória em camundongos epilépticos induzidos por pilocarpina. Este protocolo pode ser usado para estudar os mecanismos fisiosiológicos do declínio cognitivo associado à epilepsia, que é uma das comorbidades mais comuns na epilepsia.
Agradecemos ao Dr. Jae-Min Lee pelo apoio técnico. Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF) financiado pelo governo coreano (NRF-2019R1A2C1003958, NRF-2019K2A9A2A08000167).
| Seringa de 1 ml | Calço Sung-shim | Use com a agulha de calibre 26 ou 30 | |
| 70% Etanol | Duksan | UN1170 | Spray para limpar a caixa e objetos |
| cortina | preta | Para evitar pistas visuais desnecessárias | |
| Violeta Cresyl | Sigma | C5042 | Para criótomode coloração violeta Cresil |
| Leica | E21040041 | Para tecido seccionamento | |
| adesiva dupla face | Para a colocação firme dos objetos | ||
| Meio de montagem DPX | Sigma | 06522 | |
| série de etanol | Duksan | UN1170 | Fazer 100%, 95%, 90%, 80%, 70% de soluções de etanol |
| placa de piso com padrões de grade estreita | Leehyo-bio | Equipamento de experimento comportamental, tamanho da placa: 42,5 x 42,5 x 0,5 cm, tamanho da grade: 2,75 x Placa de piso de 2,75 cm | |
| com padrões de grade larga | Leehyo-bio | Equipamento de experimento comportamental, tamanho da placa: 42,5 x 42,5 x 0,5 cm, tamanho da grade: 5,5 x 5,5 cm | |
| iluminômetro | TES Electrical Electronic Corp. | 1334A | Para a medição da iluminação da sala (60 Lux) |
| Unidade de terapia intensiva | Thermocare | #W-1 | |
| cloridrato de cetamina | Yuhan | 7003 | Use para anestesiar o mouse para perfusão transcárdica |
| Lâmpada LED | Lungo | P13A-0422-WW-04 | Iluminação para os objetos |
| da sala de teste comportamentalBoneca de borracha, tubo de plástico de 50 ml, frasco de vidro Coplin, frasco em T de plástico, caixa de campo aberto de garrafa de vidro | |||
| Leehyo-bio | Equipamento de experimento comportamental, tamanho: 44 x 44 x 31 cm | ||
| toalha de papel | Yuhan-Kimberly | 47201 | Use para secar caixa de campo aberto e objetos |
| paraformaldeído | Merck Millipore | 104005 | Faça solução de 4% |
| cloridrato de pilocarpina | Sigma | P6503 | |
| régua | Use para localizar os objetos na caixa de campo aberto | ||
| escopolamina nitrato de metila | Sigma | S2250 | Faça 10X estoque |
| Sistema inteligente 3.0 | Panlab | Sistema de rastreamento de vídeo | |
| cronômetro | Junso | JS-307 | Para a medição de atividades exploratórias de sacarose de camundongos |
| Sigma | S9378 | Para crioproteção de seções de tecido | |
| sal de hemissulfato de terbutalina | Sigma | T2528 | Faça 10X câmera de vídeo de estoque |
| (câmera CCD) | Vision | VCE56HQ-12 | Coloque a câmera diretamente acima da caixa de campo aberto |
| xilazina (Rompun) | Bayer coréia | KR10381 | Use para anestesiar o mouse para perfusão transcárdica |
| xileno | Duksan | UN1307 | Para Coloração violeta Cresyl |