Pruebas de coordinación y equilibrio

Behavioral Science

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Summary

Equilibrio y coordinación son componentes críticos involucrados en el control de movimiento. Muchos receptores sensoriales y las unidades de procesamiento neuronal están obligadas a ayudar a las personas a mantener el equilibrio mientras se realizan diversas actividades. Déficit en el balance y la coordinación se producen en pacientes que sufren de trastornos del movimiento o debido al envejecimiento. Por lo tanto, los científicos están intentando entender la patofisiología detrás de estas condiciones. Una forma de hacerlo es utilizando modelos de roedores y probarlos en paradigmas conductuales como el rotarod o barra de equilibrio.

Este video trata sobre la neurofisiología actualmente conocida detrás de equilibrio y coordinación. Entonces, vamos sobre protocolos para ejecutar pruebas de equilibrio en los roedores mediante el rotarod y barra de equilibrio. Finalmente, analizaremos algunos estudios actuales utilizando estos métodos para investigar el envejecimiento, la distrofia muscular y la enfermedad de Parkinson.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Fundamentos de la ciencia del comportamiento. Pruebas de coordinación y equilibrio. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Equilibrio y coordinación motora son componentes críticos involucrados en el control del movimiento. Actualmente comprendemos los mecanismos básicos de los numerosos sistemas sensoriales y procesamiento que nos ayudan a mantienen nuestro equilibrio mientras se realizan diversas actividades. Para nuestra ventaja, animales de laboratorio, como ratones, utilizan sistemas similares para mantener coordinación equilibrio y motor. Por lo tanto, los científicos pueden utilizar ratones a condiciones fisiológicas diferentes de modelo para observar su efecto en pruebas de coordinación motora y equilibrio.

Este video discutirá brevemente la neurofisiología detrás de equilibrio y coordinación, seguida de los protocolos generales de más comúnmente utilizado pruebas de comportamiento, a saber, el rotarod y barra de equilibrio. Por último, revisaremos algunos experimentos de corriente está llevando a cabo con estos paradigmas conductuales.

Antes de adentrarse en los protocolos de pruebas de comportamiento, vamos a echar un vistazo a las entradas neurofisiológicas y las unidades de proceso que determinan nuestra coordinación equilibrio y motor.

Señales visuales combinados con el sentido innato de la posición de nuestro cuerpo en el espacio, también conocido como propiocepción, son las entradas sensoriales principales determinar nuestro equilibrio. Los receptores implicados en este fenómeno, llamado propioceptores, se encuentran en músculos y articulaciones, y proporcionan información sobre nuestro estado físico para el sistema nervioso central. Esta información, combinada con la entrada del sistema vestibular, que se encuentra en nuestro oído interno, componen el resto de nuestro "sentido propioceptivo". El sistema vestibular se compone de tres conductos semicirculares capsulados por una ampolla, que juntos se conocen como canales. Dentro de estos canales es un líquido llamado endolinfa. Una estructura especializada conocida como la cúpula, ubicado dentro de la ampolla de cada canal, contiene células que producen los cilios. Es estos cilios que se doblan mediante el movimiento de la endolinfa y transmiten esa información a los núcleos vestibulares, que se encuentran en el médula oblonga. En el médula oblonga, entradas de los ojos, las articulaciones y sistema vestibular son ordenadas y priorizadas.

Finalmente, todas estas entradas sensoriales viajan al cerebelo, que coordina subconscientemente información propioceptiva y visual para afinar motor comandos para aumentar la coordinación y precisión muscular. Aunque mucho se ha descubierto sobre la base neurológica de equilibrio y coordinación, los científicos aún están intentando comprender la fisiopatología de varios desórdenes del movimiento. Una de las herramientas utilizadas por los investigadores para hacerlo es la prueba de comportamiento roedor examen de equilibrio y coordinación.

Vamos a discutir la prueba más comúnmente empleada para este fenómeno-el rotarod.

El aparato de rotarod se compone de tres componentes. En primer lugar, el pasador de giro, que viene en varios tamaños. Segundo, carriles con divisiones: el aparato se compone de múltiples carriles, que permiten a los investigadores a prueba de hasta cinco animales a la vez, o sólo un carril solo para probar un animal a la vez. En tercer lugar, las plataformas situadas debajo de cada carril proporcionan una zona de aterrizaje segura para el animal si caen de la espiga de spinning. En equipos más modernos, estas plataformas pueden detectar animales caer y registrar automáticamente el tiempo de"caer."

Antes del entrenamiento o de experimentación, un período de aclimatación asegura que los animales son en un estado de calma antes de la prueba. Sesiones de entrenamiento implican animales caminando sobre una aceleración rotarod para varias sesiones al día durante varios días y se considera completa una vez que los animales "tiempo medio para caer" comienza a la meseta. Inicialmente, el rotarod se establece en una velocidad baja mientras que los animales se colocan en la espiga, y rotación entonces se aumenta gradualmente a una velocidad máxima. Ratones se debe descansar la formación entre carreras y durante ese tiempo el aparato debe limpiarse a fondo.

Tras las intervenciones de entrenamiento, experimentales, como tratamiento farmacológico, quirúrgico inducidas lesiones u otros manipulación física, pueden realizarse. Para la prueba, seguir el mismo protocolo de la sesión de entrenamiento donde poco a poco se incrementa la velocidad del pasador y los datos se registran como "tiempo a caer". Debe definirse un tiempo máximo de prueba para overexert los animales. "Tiempo de otoño" para cada ratón es registrada y promediada en diferente número de ensayos según el experimento.

El segundo ensayo de comportamiento común que las pruebas de equilibrio y coordinación utiliza un haz de luz. Vigas de equilibrio distintas numerosas existen como las vigas simples, complejas e inclinados, pero la configuración básica se compone de una viga de un metro de longitud suspendida de 50-100 centímetros por encima de una mesa o superficie. Sensores de movimiento o grabadoras de vídeo están presentes para medir el tiempo de salto de animal de la viga. Una caja cerrada que contiene material de anidación localizado en el punto final sirve como una atracción para el ratón, mientras que la iluminación en el punto inicial actuaría como un estímulo aversivo.

Capacitación en la viga de equilibrio ocurre generalmente hasta tres veces al día durante varios días. Formación continúa hasta que tiempo de recorrido promedio de la viga de la meseta; sin embargo, exceso de entrenamiento puede conducir a mayor estancamiento y girando en la viga. Después de modulación experimental, comienza la fase de prueba y los datos se registran como "tiempo para cruzar". Por lo general, los resultados se obtienen promediando al menos dos cruces en el que el animal probado no detener ni requieren insistencia.

Ahora que hemos visto las configuraciones experimentales de pruebas conductuales comúnmente empleadas, vamos a ver algunas aplicaciones específicas de estos métodos.

El envejecimiento es un proceso biológico normal, una consecuencia de que es la degradación del sistema vestibular como células ciliadas producen menos cilios y también comienzan a morir. El resultado es pérdida del equilibrio que puede resultar en mayores caídas en los ancianos. En este experimento, ratones de distintas edades pasó a través de un reto vestibular en el que fueron hecho girar en un rotor durante 20 segundos e inmediatamente después de que pidió para atravesar una viga inclinada. Los investigadores observaron que ratones más viejos son más dramáticamente afectados por desafío vestibular que los ratones más jóvenes.

Prueba del rotarod es útil en el estudio de déficit motor grave y resistencia a la fatiga, lo que es ideal para el estudio de una enfermedad como la distrofia muscular. El sello de la distrofia muscular es el daño muscular que finalmente se traduce en déficits de movilidad, coordinación y equilibrio. En este experimento, los investigadores compararon rotarod tiempos en marcha entre ratones de tipo salvaje y el ratón modelos de distrofia muscular.

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la muerte de las neuronas dopaminérgicas en el nigra del substantia y presenta a menudo con déficit motor y pérdida de coordinación. En este experimento, se realizó una prueba desafiante de la viga. Comparando el tipo salvaje ratones modelo de Parkinson genéticamente, se observó que los ratones de la enfermedad de Parkinson habían aumentado errores por paso y aumento de errores por ancho de viga.

Sólo ha visto video de Zeus en pruebas de coordinación y equilibrio. Este video discute los correlatos neuronales de equilibrio y coordinación, algunos prominentes métodos a prueba de equilibrio y finalmente algunas aplicaciones de estas pruebas de comportamiento en los laboratorios de Neurociencia de hoy. ¡Como siempre, gracias por ver!

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