$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Наш проект основывался на предыдущем исследовании Метца и Уишоу, которые сообщили о полезности «теста на ходьбу по лестнице»13,14. Они разработали тест ходьбы по лестнице для оценки навыков ходьбы и измерения положения передних и задних конечностей, шага и координации между конечностями, требуя от животных ходьбы от начальной точки до цели по горизонтальной лестнице13,14. Что отличает наш тест на ходьбу по лестнице от их, так это универсальность; Экспериментатор может изменить конструкцию лестницы и, следовательно, сложность испытания, изменив расположение алюминиевых палочек на стенах с 5 отверстиями в вертикальном направлении и 100 отверстиями в горизонтальном. «Тест зигзагообразной лестницы» (Рисунок 2C справа и Рисунок 3C) позволяет экспериментатору исследовать более сложные движения, которые не могут быть оценены с помощью теста ротарода. Такие сложные движения требуют координации движений конечностей и, вероятно,отражают функцию мозжечка. Опасения по поводу влияния нервно-мышечной силы на производительность в тесте на зигзагообразной лестнице можно исключить, выполнив тест на силу хвата (Рисунок 3D).
Более продвинутый инструмент для оценки специфичной для мозжечка функции представлен Купидоном и коллегами16. Сходство с нашей моделью заключается в том, что их лестница состоит из высоких и низких ступеней, что делает ее зигзагообразной в вертикальном направлении. Тем не менее, мыши должны ходить по более высоким ступеням, что эквивалентно «тесту на горизонтальной лестнице» (Рисунок 2C справа), а наступание на низкие ступеньки считается «неправильным шагом». Более того, лестница, построенная Купидоном и его коллегами, может оценить моторное обучение, потому что ступенька, поднятая над поверхностью ступеньки («неожиданный объект», подсказанный звуковым стимулом), заставляет мышей научиться с ней обращаться. Программное обеспечение для анализа встроено в аппарат, что позволяет автоматически обнаруживать и записывать время, скольжение ног и даже шаги назад ипрыжки. Несмотря на то, что модель Купидона и его коллег является таким удобным, полезным и точным инструментом для двигательной функции, аппарат стоит дорого и поэтому не всегда доступен для каждой лаборатории. В отличие от этого, наша испытательная установка для лестничных балок может быть легко изготовлена вручную (для этого требуется всего три этапа) и может быть модифицирована при строительстве без значительных затрат. Экономичность является еще одним преимуществом нашего испытания на лестничной балке.
Перед началом теста важно определить правильное расстояние между ступенями лестницы в зависимости от размера тела, пола и возраста мышей. Если пространство слишком короткое, то нет никакой разницы с обычным тестом на ходьбу или тестом на походку, например, тестом на след. Если пространство слишком длинное, мышам будет трудно добраться до следующей ступеньки и пройти по ступенькам лестницы. В любой ситуации тест не сможет оценить координацию движений и, следовательно, функцию мозжечка. Идеальным пространством, вероятно, является расстояние, которое мыши могут непрерывно проходить без каких-либо ненужных усилий со стороны других частей тела, кроме мозжечка. Более того, следует тщательно подбирать ширину перекладин лестницы. Если она будет слишком широкой по сравнению с размерами тела мышей, мыши могут легко развернуться и вернуться в исходную точку. Предпочтительно регулировать стенки из плексигласа с обеих сторон так, чтобы они приближались к мышам, но никогда не касались их и не мешали им ходить (рисунок 2B). Настройка частей устройства для каждой мыши является важным этапом в установлении достоверности теста.
Как правило, мыши предпочитают темные и узкие условия. Поэтому темная камера, расположенная на целевом участке, должна мотивировать мышей на выполнение поставленной задачи. В случае, если мыши отказываются двигаться вперед или внезапно останавливаются посреди лестницы, давление воздуха на мышей сзади помогает им начать движение. Однако слишком высокое давление воздуха может вызвать у мышей стресс или нервозность, что может повлиять на результат теста. Приучение мышей к новым ступеням лестницы должно быть проведено задолго до начала эксперимента. Обычно требуется 1 день, чтобы приучить мышей к новому состоянию (нахождению на высоких ступенях лестницы). Тренировочная сессия может быть прервана до того, как мыши смогут улучшить свои результаты, чтобы предотвратить эффект тренировки. Мы рекомендуем разделять день привыкания и день теста, чтобы избежать эффекта усталости у мышей после тренировки.
Наше испытание лестничной балкой, безусловно, имеет несколько ограничений. Во-первых, проведение эксперимента занимает много времени. «День 0» должен быть подготовлен к фазе привыкания. В целом, на привыкание мышей и ходьбу по приподнятой лестнице уходит ~15-30 минут. Если у экспериментатора большая группа, то для полного привыкания может потребоваться целый день. Даже после привыкания обработанным мышам, особенно с двигательным дефицитом, может потребоваться много времени, чтобы завершить переход по лестнице.
Во время проведения теста экспериментаторам необходимо наблюдать за мышами, чтобы отслеживать время и количество соскальзывания ног. В качестве альтернативы рекомендуется вести видеосъемку для анализа после эксперимента. Записанные видеозаписи также могут быть проанализированы с помощью «системы оценки ошибок стопы в тесте на ходьбу по лестнице»18. Во-вторых, пропускная способность теста довольно низкая. Как уже говорилось ранее, испытание требует много времени для проведения. Кроме того, за одну пробную версию можно использовать только одну мышь. В отличие от этого, тест ротарод имеет более высокую пропускную способность, так как аппарат имеет 4-5 дорожек и позволяет экспериментатору проводить тест с группой мышей одновременно. С помощью автоматической системы слежения, такой как аппарат, построенный Мендесом и др.15, он позволяет экспериментатору проложить несколько параллельных полос лестницы и провести эксперимент с более чем одним образцом.
Тем не менее, в настоящем исследовании подчеркивается превосходство теста лестничным пучком по сравнению с тестом ротарод с использованием трансгенной мышиной модели, экспрессирующей доминантно-негативный TR специфически в мозжечковых клетках Пуркинье. Предыдущие исследования показали, что у мышей с врожденным гипотиреозом или трансгенных мышей с дефицитом ТГ наблюдаются нарушения координации движений по критерию ротарод19,20. Однако, поскольку они проводили тест ротарод только в течение 1 дня, влияние TH на моторное обучение было проигнорировано. Моторное обучение также играет важную роль в функции мозжечка, требуя надлежащей синаптической пластичностив клетках Пуркинье. Тест с использованием лестничного пучка позволил обнаружить нарушение не только координации движений, но и двигательного обучения у мышей Mf-1/FVB, в то время как тест с ротародом этого не сделал (рис. 3).
Действие ТГ в мозжечке до сих пор не выяснено. Ожидается, что в будущих исследованиях тест будет использоваться для оценки функции мозжечка различных животных моделей гипотиреоза или ТГ-заболеваний. Кроме того, этот тест может быть применен к другим животным моделям, которые могут демонстрировать слабый атаксичный фенотип для изучения тонких изменений в функции мозжечка.