Измерение моторной координации у мышей
May 29th, 2013
Протоколы представлены в течение двух установленных моторной координации задач, ускорения Rotarod и турник, также две тестов, разработанных в последнее время в Оксфорде, статические стержней и брусьях. Эти тесты могут обнаружить моторные нарушения потенциальный интерес сами по себе, а как возможные переменные в тестах других областях поведения.
Общая цель этой процедуры — измерить координацию движений у мышей. Это достигается путем предварительного тестирования на стержне ускорительного ротора. Далее проверяется координация моторики на ональной перекладине.
Животное также можно испытывать на статических стержнях. Наконец, можно измерить производительность на параллельных брусьях. В конечном счете, можно получить результаты, которые покажут, есть ли у мыши какие-либо нарушения в координации движений.
Как правило, люди, плохо знакомые с этой техникой, будут испытывать трудности из-за трудностей с правильным размещением мыши на устройстве для всех следующих тестов. Приведите мышей в экспериментальную комнату за пять-20 минут до тестирования, чтобы убедиться, что они полностью проснулись. Сцена с роторным стержнем здесь была построена в Оксфордском университете.
Стержень имеет три сантиметра в диаметре с рядом параллельных гребней на его поверхности, которые помогают мышам более эффективно его захватывать. Фланцевые фланцы с каждой стороны предотвращают выход мыши из стержня. Они имеют 30 сантиметров в диаметре и шесть сантиметров друг от друга.
Стержень закрепляется в 30 сантиметрах от основания аппарата. Мягкая мягкая поверхность помещается у основания, чтобы смягчить любые падения перед началом испытания. Подготовьте стержень ротора, установив начальную скорость четыре оборота в минуту и скорость разгона 20 оборотов в минуту.
Для начала держите мышь за хвост и подведите его вверх к стержню под углом 45 градусов ниже горизонтали. Быстро отпускайте животное, когда оно почти касается стержня. В качестве альтернативы, мышь можно опустить на дюбель, и дюбель будет использоваться для переноса животного на стержень.
Начните разгон через 10 секунд после установки мыши на стержень и обратите внимание на скорость, с которой мышь отваливается. Если мышь упадет менее чем на пять секунд и, вероятно, это произойдет из-за неудачного размещения экспериментатором, результат не должен быть записан, и испытание должно быть возобновлено, если мышь упадет раньше, чем на 10 секунд. Отметьте время и дайте животному еще две попытки.
Для животных, которые остаются на месте после 10 секунд, запишите скорость, с которой животное падает. Иногда мышь может перестать ходить и, следовательно, напасть на стержень, прежде чем в конечном итоге упасть. Полезно отметить быстроту этого явления.
Производительность рассчитывается как средняя скорость между испытаниями. Например, мышь, которая падает менее чем за 10 секунд один раз, а затем остается включенной до 12 оборотов в минуту. Второй раз набирает четыре плюс 12, деленные на два, что равно восьми оборотам в минуту.
Горизонтальная штанга измеряет силу и координацию конечностей падения, в то время как чаще всего используется штанга диаметром два миллиметра. Стержни большего диаметра могут обеспечить более точные показатели производительности. Латунные брусья длиной 38 сантиметров удерживаются на высоте 49 сантиметров над поверхностью скамейки деревянной опорной колонной.
Стержни удерживаются под напряжением при установке в выемки опор, которые слегка стягиваются друг с другом. Начните тестирование с двухмиллиметрового стержня. Держите мышь за хвост и поставьте ее на скамейку перед аппаратом.
Быстро сдвиньте его. Откидывайтесь назад примерно на 20 сантиметров, чтобы выровнять свое тело перпендикулярно перекладине быстро. Поднимите животное, позволяя ему ухватиться за турник в центре только четырьмя порами.
Отпустите хвост, одновременно запуская стоп-часы. Если мышь не может ухватиться за планку, причиной может быть размещение экспериментатора. Не фиксируйте падение и повторите испытание животного после краткого отдыха.
Если мышь падает менее чем на пять секунд, и это, по-видимому, не связано с неудачной постановкой экспериментатора, повторите до трех раз в попытке набрать больше пяти секунд. Записываем либо время падения мыши, либо время до одного четвертого бедного касания столбца с максимальным временем проверки 30 секунд, берем лучший балл за дату Право на зачет горизонтальной полосы. Если масса падает от одной до пяти секунд, забейте один балл между шестью секундами и 10 секундами.
Забейте два балла от 11 до 20 секунд. Забейте три балла от 21 до 30 секунд. Забейте четыре очка, упав через 30 секунд или просто оставшись на перекладине до 30 секунд.
Начисляет пять очков, и мышь также получает пять, если коснулась конца. Поддержка четырех портов в любое время во время тестирования. Если на двухмиллиметровом стержне будет достигнуто пять баллов, животное можно будет протестировать на более толстых брусьях после короткого отдыха.
Система подсчета очков для четырех- и шестимиллиметровых столбцов такая же, как и для двухмиллиметрового столбца, а итоговый балл — это общая сумма. Таким образом, мышь, которая набирает пять баллов на двухмиллиметровой полосе, но падает с четырехмиллиметровой полосы через 13 секунд. Пять плюс равно восьми.
В этом тесте на координацию движений деревянные доу или стержни различной толщины, 35, 28, 22, 15 и девять миллиметров в диаметре каждый 60 сантиметров, прикрепленные с помощью G-образного зажима к лабораторной полке на высоте 60 сантиметров от пола. В 10 сантиметрах от конца возле скамейки делается отметка для обозначения финишной черты. Для начала поместите мышь на дальний конец самого широкого стержня, обращенным в сторону от полки, запишите время, которое требуется животному, чтобы сориентироваться в сторону полки, и общее время прохождения.
Если мышь переворачивается вверх ногами и цепляется за стержень во время ориентации, произвольно назначьте ей максимальный счет в 120 секунд. Животное не тестируется на других удилищах и также получает максимальную транзитную ценность. Если мышь упадет или достигнет максимального времени тестирования в 120 секунд после ориентации, не тестируйте ее на более узких стержнях.
Максимальный балл также присваивается, если мышь переворачивается вверх ногами во время пересечения стержня после ориентации, возвращает мышь в домашнюю клетку и дает ей отдохнуть перед тестированием. Следующий стержень поменьше. Поместите животное на меньший стержень, как показано ранее.
Если мышь отвалится в течение пяти секунд, замените ее и дайте еще до двух попыток. Запишите время на переворачивание стержня или до тех пор, пока мышь не упадет. Для установки параллельных брусьев опираются два бруса, один метр в длину и четыре миллиметра в диаметре, на расстоянии 30 миллиметров друг от друга на деревянной опоре.
Колонны на высоте 60 сантиметров над полом. Поместите мышь в центр двух стержней так, чтобы ее продольная ось была перпендикулярна стержням. Обе передние поры должны быть на одной перекладине, а обе задние поры на другой перекладине.
Подсчет очков аналогичен подсчету очков для статических стержней. Берется два измерения: время, пока мышь не ориентируется на 90 градусов в исходное положение, и время, пока она достигнет одной из конечных опор. Точно так же ориентация и перемещение должны быть достигнуты без переворачивания животного вниз головой, в противном случае будет отведено максимальное время.
Если животное падает менее чем через пять секунд, это, вероятно, связано с плохой посадкой и животное следует повторно проверить. Статический стержень первоначально использовался для мониторинга развития заболевания у мутантных мышей с обогащением окружающей среды в домашних клетках или без него. Программа обогащения резко отсрочила начало двигательной дисфункции на стержне, которая сопровождалась задержкой начала плохого сцепления задней части.
Общий признак неврологического расстройства: у инфицированных мышей наблюдалось снижение производительности горизонтального стержня с 16-й недели после инъекции при тестировании стержней ротора с 18-й недели и статических стержней, по крайней мере, с 19-й недели. Повреждения гиппокампа не оказывали никакого влияния на какие-либо показатели двигательных способностей, но у двух мышей SV было нарушено по сравнению с C 57 black six, напряжение стержня ротора и статических стержней после его развития. Этот метод проложил путь исследователям болезни Гентингтона к изучению эффектов обогащения окружающей среды у мышей-мутантов с болезнью Гентингтона.
Обзор
Эта статья представляет протоколы для оценки моторной координации у мышей с использованием различных задач, включая испытания на ускоренно ротородном стержне и горизонтальной планке. Кроме того, в ней вводятся два недавно разработанных теста, стационарные стержни и параллельные планки, которые могут выявлять моторные нарушения.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Анализ поведения
- Моторная координация
Фон
- Моторная координация имеет решающее значение для понимания различных неврологических состояний.
- Установленные тесты, такие как ротородное испытание, широко используются в исследованиях.
- Новые тесты, разработанные в Оксфорде, направлены на улучшение выявления моторных нарушений.
- Эти тесты также могут служить переменными в более широких поведенческих исследованиях.
Цель исследования
- Измерить моторную координацию у мышей с использованием установленных и новых протоколов.
- Определить потенциальные моторные нарушения у экспериментальных субъектов.
- Предоставить стандартизированный подход для исследователей в этой области.
Используемые методы
- Испытание на ускоренном ротородном стержне для оценки способности к зацепу и балансу.
- Испытание на горизонтальной планке для оценки силы и координации конечностей.
- Тест на статических стержнях для оценки ориентации и баланса.
- Тест на параллельных планках для измерения общей моторной координации.
Основные результаты
- Результаты указывают на различные уровни моторной координации среди испытанных мышей.
- Показатели производительности предоставляют представление о возможных нарушениях.
- Новые тесты показывают обнадеживающие результаты в выявлении небольших моторных дефицитов.
- Стандартизированные протоколы облегчают воспроизводимость в исследованиях.
Выводы
- Исследование успешно описывает методы оценки моторной координации.
- Как установленные, так и новые тесты эффективны для выявления моторных нарушений.
- Будущие исследования могут опираться на эти протоколы для изучения неврологических состояний.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Motor coordination assessment in mice is critical for de-risking target validation in neuroscience drug discovery, ensuring that observed behavioral phenotypes reflect true cognitive or emotional changes rather than confounding motor deficits. Standardized motor tests enable predictive confidence in early discovery by isolating motor function as an independent variable, supporting go/no-go decisions in target validation pipelines. These assays provide translational continuity from target engagement to phenotypic screening, reducing late-stage attrition due to unanticipated motor side effects.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by dissociating motor impairment from cognitive or emotional phenotypes in mutant or lesioned models.
- Operational Value: Enables selective dissection of motor confounds in behavioral assays like the Morris water maze, improving data interpretability.
- Strategic Value: Supports target de-risking by validating that observed phenotypes are not secondary to motor dysfunction, enhancing confidence in target-mechanism linkage.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by confirming baseline motor competence before cognitive testing.
- Operational Value: Delivers quantitative, reproducible outputs (e.g., fall speed on rotarod, grip time on horizontal bar) enabling assay standardization across sites.
- Strategic Value: Facilitates scalable compound evaluation by ensuring motor performance does not confound dose-response or screening readouts.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease-relevant systems by detecting motor impairments in models of Huntington’s disease and other neurodegenerative conditions.
- Operational Value: Provides continuity from discovery through preclinical validation, enabling longitudinal tracking of motor decline.
- Strategic Value: Supports risk-adjusted advancement decisions by identifying motor safety signals early in the discovery continuum.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical screening, where motor coordination serves as a critical confounder filter before cognitive or emotional endpoints are assessed.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by isolating motor function as an independent variable, clarifying whether observed phenotypes stem from target engagement or motor toxicity.
- Screening: Ensures assay readiness by validating motor competence, reducing false negatives in behavioral screens due to poor motor performance.
- Analytics: Generates quantitative measurements (rotarod fall speed, bar grip duration) that enable objective comparison across genotypes, treatments, or time points.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling progressive motor decline in neurodegenerative disease models, supporting biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform capability across neuroscience projects, standardizing motor assessment across target classes and modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in behavioral phenotypes, ensuring observed effects are on-target.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility through defined protocols, acceleration parameters, and scoring systems across test modalities.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier go/no-go decisions, reducing investment in targets with motor-confounded phenotypes.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization by flagging motor liabilities that could compromise clinical translatability.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and rodent handling to ensure proper placement and minimize placement-induced artifacts.
- Depends on calibrated instrumentation (e.g., accelerating rotarod with precise speed control, tension-regulated horizontal bar apparatus).
- Necessitates cross-team standardization of acclimation periods (5–20 minutes), trial repetition rules, and scoring criteria to ensure data comparability.
- Involves adaptation considerations across model systems, as strain differences (e.g., C57BL/6 vs. SV129) and sex-based variability affect baseline motor performance.
- Includes practical limitations such as susceptibility to experimenter placement bias, particularly in early trials, necessitating retest protocols and outlier exclusion.
