Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Råttmodell av lindrig traumatisk skada med stängt huvud och dess validering

Published: September 22, 2023 doi: 10.3791/65849
* These authors contributed equally

Summary

Här presenterar vi en modell av råttor med lindrig traumatisk hjärnskada (mTBI) med stängt huvud och dess validering som uppvisar anmärkningsvärd likhet med mänsklig mTBI när det gäller beteendemässiga manifestationer under de akuta och subakuta stadierna.

Abstract

Djurmodeller är avgörande för att öka vår förståelse av mild traumatisk hjärnskada (mTBI) och vägleda klinisk forskning. För att uppnå meningsfulla insikter är det viktigt att utveckla en stabil och reproducerbar djurmodell. I denna studie redovisar vi en detaljerad beskrivning av en mTBI-modell med slutet huvud och en representativ valideringsmetod med hjälp av Sprague-Dawley-råttor för att verifiera modelleringseffekten. Modellen går ut på att släppa en vikt på 550 g från en höjd av 100 cm direkt på huvudet på en råtta på en förstörbar yta, följt av en 180-graders sväng. För att bedöma skadan genomgick råttorna en serie neurobeteendebedömningar 10 minuter efter skadan, inklusive tid för medvetslöshet, tid för första sökbeteende, flyktförmåga och test av strålbalansförmåga. Under de akuta och subakuta stadierna efter skadan genomfördes beteendetester för att bedöma motorisk koordinationsförmåga (Beam-uppgift), ångest (Open Field test) och inlärnings- och minnesförmåga (Morris Water Maze-test). MTBI-modellen med stängt huvud gav en konsekvent skaderespons med minimal dödlighet och replikerade verkliga situationer. Valideringsmetoden verifierade effektivt modellutvecklingen och säkerställde modellens stabilitet och konsistens.

Introduction

Lindrig traumatisk hjärnskada (mTBI), eller hjärnskakning, är den vanligaste typen av skada och kan leda till olika kortvariga och kroniska symtom1. Dessa symtom kan bland annat inkludera yrsel, huvudvärk, depression och anhedoni, vilket leder till betydande lidande för individer som drabbats av mTBI2. Eftersom de flesta mTBI orsakas av trubbigt våld3 blir det absolut nödvändigt att utveckla djurmodeller som exakt efterliknar sådana skador. Dessa modeller är viktiga för att få en bättre förståelse för skadan och dess underliggande mekanismer, vilket ger en kontrollerad miljö med minskad variabilitet och heterogenitet jämfört med studier på människor.

Många väletablerade gnagarmodeller har utvecklats för traumatisk hjärnskada (TBI), inklusive fluid percussion injury (FPI)4, controlled cortical impact (CCI)5, weight-drop injury6, blast traumatic brain injury7 och andra. Dessa modeller fokuserar dock främst på att replikera måttliga till svåra TBI-scenarier. Däremot har de experimentella modeller som är specifikt utformade för att simulera mTBI fått relativt mindre uppmärksamhet och är fortfarande underutforskade8. Därför finns det ett kritiskt behov av att etablera en stabil och reproducerbar djurmodell som korrekt representerar mTBI. En sådan modell skulle avsevärt öka vår förståelse för de neurobiologiska och beteendemässiga konsekvenserna i samband med mTBI.

Man kan inte särskilja de funktionella bristerna hos mTBI-råttor jämfört med normala råttor via tillfällig observation efter att effekterna av anestesi har avtagit. Därför är det nödvändigt att administrera specifika tester. Hos människor används ett brett spektrum av kliniska bedömningar för att utvärdera patienter 9,10,11. På samma sätt kräver upprättandet av en framgångsrik modell i råttmodellen också att man använder snabba bedömningsverktyg för att avgöra dess giltighet.

I denna studie presenterar vi en mTBI-råttmodell med stängt huvud, vilket gör det möjligt att undersöka mTBI på ett sätt som liknar det mänskliga tillståndet. Den detaljerade beskrivningen av modellen och dess valideringsprocedur ger en omfattande förståelse för det experimentella tillvägagångssättet som används för att studera mTBI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Djurförsöken godkändes av Central South University Animal Care and Use Committee. Alla studier har genomförts i enlighet med försöksdjurens välfärd och etiska principer.

1. Utfodring och bedövningsförfarande

  1. Grupphus 280-320 g Sprague-Dawley-hanråttor och håll dem på en 12 h/12 timmars ljus/mörkercykel med tillgång till mat och vatten ad libitum. Utför studien efter att råttorna acklimatiserat sig i 6 dagar.
  2. Bedöva råttan med 3 % isofluran vid 0,6 l/min luftflöde i en induktionslåda tills den inte svarar på tassar eller svansnypningar. Håll flödeshastigheten i 30 s.
    OBS: Smärtstillande läkemedel användes inte eftersom de skulle störa råttans svar i neurobeteendebedömningarna.

2. Preoperativ inställning

  1. Placera en svamp med ett hårdhetsvärde på 35D (vikt på 35 kg/m3 svamp), med samma längd och bredd men en tjocklek på 12 cm, i en akryllåda (15 cm x 22 cm x 43 cm) som saknar topplock.
  2. Klipp en aluminiumfolie (en tjocklek på 20 μm) och fäst den på akryllådan med tejp för att bilda en förstörbar yta som kan bära vikten av en råtta. Markera dessutom en skärlinje som mäter cirka 10 cm för att vara den avsedda platsen för att placera råttans huvud.
  3. Fäst PVC-röret ordentligt på plats med hjälp av ett järnstativ. Förbered en perforerad vikt som väger 550 gram med en diameter på 18 millimeter. Fäst vikten på en fiskelina på en höjd av 1 meter inuti ett polyvinylklorid- eller PVC-rör. och justera styrrörets position 3 centimeter ovanför aluminiumfolien.
  4. Förbered en hjälm och en kudde. Gör en hjälm med hjälp av en skiva av rostfritt stål som mäter 10 mm i diameter och 3 mm i tjocklek. Förbered en kilformad svampkudde att placera under råttans huvud och se till att den är vinkelrät mot tyngdriktningen.
    OBS: Ett schematiskt diagram över slagapparaten presenteras i figur 1. Hjälmen tjänar syftet att identifiera islagsplatsen och förbättra fördelningen av yttre kraft. Kudden används för att garantera enhetliga och stabila skador.

3. mTBI-induktion

  1. Placera snabbt den sövda råttan på bröstet på aluminiumfolien.
    OBS: Två operatörer krävs för mTBI-induktion - en för beredningen och den andra för verifiering.
  2. Förberedelse: Placera kudden under råttan och se till att dess huvud är parallellt med foliepappret. Rikta in hjälmen mot råttans öron och fäst den på plats.
  3. Verifiering: Kontrollera att PVC-röret är placerat direkt ovanför hjälmen. När båda operatörerna har bekräftat den korrekta inställningen går du vidare till nästa steg.
  4. Induktion av huvudrotation: Släpp vikten, låt den falla och träffa råttans huvud, vilket inducerar ett fall på svampen och en 180° rotation.
  5. Placera råttan på rygg i en ren bur.

4. Skenad induktion

  1. Behandla råttan på samma sätt som den tidigare mTBI-induktionsbeskrivningen, men utsätt den inte för slag mot huvudet.

5. Valideringsförfarande: Akuta neurobeteendebedömningar

OBS: Följande bedömningar modifierades baserat på Neurological Severity Scores9 och protokollet av Flierl et al.10. Alla dessa bedömningar utfördes 10 minuter efter att råttan återfått den rätande reflexen.

  1. Tid för medvetslöshet: Anteckna tiden från det att råttan sövs till dess att den återfår den rätande reflexen.
    OBS: Rätningsreflexen är den process där råttan vänder sig när den placeras på rygg. Förlust av rätande reflex ska betraktas som en human slutpunkt, och djuret måste avlivas enligt institutionens riktlinjer.
  2. Tid för första sökbeteende: Anteckna varaktigheten från det att råttan är sövd till dess att den visar sökbeteendet för första gången.
    OBS: Att söka beteende är ett tecken på intresse för miljön, en fysiologisk reaktion.
  3. Förmåga att fly
    1. Placera råttan i mitten av en cirkulär apparat (0.5 m diameter och 0.3 m höjd) med en utgång (12.5 cm lång och 9 cm bred).
    2. Anteckna hur lång tid det tar för råttan att lämna cirkeln.
      OBS: Om råttan inte lämnar cirkeln inom 180 s, registrera tiden som 180 s.
  4. Förmåga att balansera strålen
    1. Placera råttan på en 3 cm, 2 cm och 1.5 cm bred stråle i 1 minut i enlighet med detta.
    2. Om råttan håller en balans med en stadig hållning på strålen, ge den ett poängvärde som 0.
    3. Om råttan tar tag i sidan av strålen, ge en poäng på 1. Om råttan kramar strålen och en lem faller av den, ge den 2 poäng.
    4. Om råttan kramar strålen och de två lemmarna faller av den eller snurrar på den (>60 s), ge den betyget 3.
    5. Om råttan försöker balansera på balken men faller av (> 40 s), ge den betyget 4.
    6. Om råttan försöker balansera på balken men faller av (>20 s), ge den 5 poäng.
    7. Om råttan inte försöker balansera eller hänga på balken och faller av inom 20 s, ge den betyget 6.
      OBS: Strålbalanstestet kräver ingen förprövning.

6. Valideringsförfarande: Bedömning av neurobeteende

OBS: Före beteendeexperimenten hanterades råttorna i 2 minuter dagligen i 3 dagar i följd för att minimera stress och nyhetsstörningar. Alla beteendeexperiment utfördes genom att djuren placerades i testmiljön i 60 minuter innan försöket startade.

  1. Motorisk koordinationsförmåga (Beam-uppgift)
    1. Experimentell uppställning
      1. Placera råttorna i ena änden av balansbommen (1,5 m lång och 75 cm över golvet). Placera en rymningslåda (en lutande sängbur) i andra änden.
      2. Placera en skumstoppning under strålen för att minska den potentiella risken för skador på råttor vid fall under testet.
      3. Slå på videokameran.
      4. Schemalägg testdagar vid specifika tidpunkter efter skada eller efter skenbehandling (t.ex. dag 1, dag 3 och dag 7).
    2. Utbildningsfas (2 dagar)
      1. Träna råttorna att korsa den 4 cm breda strålen 3 gånger i följd, följt av två försök på den 2 cm breda strålen.
      2. Under träningen, styr försiktigt råttorna över strålen tills de lätt kan korsa dem utan störningar.
    3. Experiment med balansbom
      1. Placera råttorna på den 2 cm breda strålen under 5 på varandra följande försök.
      2. Anteckna början och slutet av varje försök när råttans nos korsar start- respektive mållinjen.
      3. Sätt tillbaka råttorna i sina burar i slutet av försöket.
    4. Baslinjetestning
      1. Utför balansbomsexperimentet före skadan eller behandlingen.
      2. Beräkna medelvärdena från dessa 5 på varandra följande försök för att fastställa baslinjen för varje råtta.
    5. Analys av data
      1. Analysera tiden för att korsa strålen och det totala antalet bakfotsglidningar med hjälp av videoanalys av forskare som är blinda för de experimentella förhållandena.
  2. Ångest (Öppet fälttest)
    1. Experimentell uppställning
      1. Förbered den öppna arenan och se till att den är ren och fri från tidigare luktsignaler. Dela in arenan i tre zoner: en central inre zon (33 cm x 33 cm), en mittzon (66 cm x 66 cm) och en yttre zon.
    2. Testfasen
      1. Placera en råtta i mitten av den öppna arenan och starta timern. Låt råttan utforska arenan i 5 min fritt. Efter 5 minuter sätter du försiktigt och försiktigt tillbaka råttan i sin hembur.
    3. Datainsamling
      1. Mät den totala sträckan som råttan tillryggalagt under den 5 minuter långa utforskningsperioden. Bestäm hur lång tid råttan tillbringar i de centrala inre, mellersta och yttre zonerna.
    4. Analys av data
      1. Använd den totala tillryggalagda sträckan som ett mått på övergripande utforskande beteende och rörelseförmåga. Beräkna tiden som tillbringas i den centrala inre zonen som en indikator på ångestliknande reaktioner.
  3. Inlärnings- och minnesförmågor (Morris vattenlabyrinttest)
    1. Se till att vattenlabyrintapparaten är i korrekt skick. Färga vattnet svart och placera ledtrådar i de fyra väderstrecken. Placera plattformen 2.5 cm under vattenytan.
    2. Sätt upp ett övervakningssystem för att registrera och observera råttornas beteende.
    3. Trail dag
      1. Placera snabbt råttan i vattenlabyrinten. Om råttan inte når plattformen inom 2 minuter, styr den försiktigt med träpinnen.
      2. Låt råttan bekanta sig med labyrintmiljön medan den står på plattformen i 20 sekunder och ta sedan bort den. När råttan är på plattformen, låt den stanna i 20 s och ta sedan bort den.
    4. Daglig upprepning
      1. Upprepa proceduren för träningsdagen och placera råttan i vattnet från olika kvadranter. Upprepa steg 6.3.3. Fortsätt träningen i 5 dagar i följd.
    5. Sondtestdag: På den 6:e dagen, ta bort plattformen och placera råttan i samma kvadrant i 2 minuter.
    6. Observation och registrering: Använd övervakningssystemet för att övervaka råttans beteende på prov- och sondtestdagar.
    7. Rengöring: När du har tagit bort råttan från vattenlabyrinten, använd en handduk för att torka den ordentligt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Apparaten som användes i detta arbete var en modifierad version av Kane-modellen och Richelle Mychasiuks pediatriska modell11,12. I denna studie delades SD-råttor in i sken- och mTBI-grupper. För att demonstrera reproducerbarheten av denna modell genomförde vi tre oberoende replikat av denna modell tillsammans med den akuta neurobeteendebedömningen, där varje experiment involverade 8-12 råttor. I denna studie använde vi mer än 30 mTBI-råttor, med 2 råttor som upplevde dödlighet på grund av anestesi. Inga råttor dukade dock under för hjärnskador under experimentet. Resultaten av dessa experiment presenteras i figur 2. Dessutom utfördes neurobeteendebedömningar under de akuta och subakuta stadierna (Figur 3, Figur 4 och Figur 5).

Resultat av akut neurobeteendebedömning

Alla dessa bedömningar utfördes efter anestesi/slag 0 min (tid för medvetslöshet och första sökbeteendetid) respektive 10 min (cirkelutgång och strålbalans).

Som visas i figur 2A tillbringade mTBI-råttor betydligt mer tid med att återhämta sig från medvetslöshet, vilket stämmer överens med resultat som erhållits i tidigare studier12,13. Sökandet beteende hos råttor, som betraktades som en normal fysiologisk aktivitet, uppvisade en statistiskt signifikant ökning av återhämtningsperioden inom mTBI-gruppen (Figur 2B). Detta fynd tyder på att mTBI-råttorna behövde en längre tid för att återfå sin rörelseförmåga, luktsinne, taktil sondering och omgivningsskanningsförmåga.

Det befintliga cirkeltestet har ersatt de ursprungliga sensoriska testerna i den neurologiska svårighetsgraden, som tidigare förlitade sig på undersökarnas subjektiva observationer som placerings- och proprioceptiva tester. mTBI-råttorna tillbringade betydligt längre tid med att lämna cirkeln jämfört med skenråttorna (Figur 2C). Den statistiska analysen med hjälp av en tvåvägs ANOVA för tid då cirkeln lämnade visade en signifikant huvudeffekt av skada (F [1, 36] = 21,29, p < 0,0001), vilket indikerar en skillnad mellan mTBI- och sham-grupperna. Olika studier hade dock ingen signifikant effekt (F [2, 36] = 0,1396, p = 0,87).

Resultaten av strålbalanstestet analyserades med hjälp av en tvåvägs ANOVA, följt av Bonferronis multipla jämförelser för skillnader mellan gruppmedelvärden (Figur 2D). Det fanns en signifikant total effekt av skada i alla uppgifter med bred stråle (3 cm: F = 13,89, p < 0,001; 2 cm: F = 42,7, p < 0,001; 1,5 cm: F = 27,25, p < 0,001), vilket indikerar att mTBI-råttorna uppvisade en försämrad balans jämfört med skenråttorna efter 10 minuter efter kollisionen. Enligt tre oberoende upprepade experiment visade den 2 cm och 1,5 cm breda balansbommen bättre diskriminering mellan sham- och mTBI-grupperna än den 3 cm breda strålen.

Resultat av bedömning av neurobeteende

Motorisk koordinationsförmåga bedömdes med hjälp av stråluppgiften vid 1 dag före anestesi/skada och 1 dag, 3 dagar och 7 dagar efter anestesi/skada (Figur 3). Det totala antalet bakbensglidningar (Figur 3A) analyserades genom upprepade uppmätta tvåvägs-ANOVA, och Bonferronis multipla jämförelser visade att mTBI-råttor uppvisade signifikant fler bakbensglidningar dag 1 efter skadan jämfört med skenråttor (Figur 3A; p < 0,01). Efter en 2-dagars återhämtning sågs dock inga förändringar i bakfelen, med ett totalt antal glidningar som återgick till skennivåer efter 7 dagar. Noterbart är att alla 6 mTBI-råttor hade fler bakbensglidningar efter kollisionen än deras baslinjeprestanda. De något ökade bakbensglidningarna hos skenråttor kan ha att göra med bristen på övning i balansbom. Efter skadan 1 dag och 3 dagar tillbringade mTBI-råttorna mer tid med att korsa 150 cm strålen (39,8 s ± 3,79 s jämfört med 28,68 s ± 0,82 s, 37,06 s ± 4,06 s jämfört med 29,28 s ± 3,42 s), även om det inte fanns några skillnader mellan mTBI-råttor och skenråttor i den tid det tog att korsa strålen vid alla tidpunkter (Figur 3B).

Det fanns inga signifikanta skillnader i tillryggalagd sträcka mellan sken- och mTBI-grupperna (Figur 4A). Ångestliknande beteende utvärderades genom att mäta tiden som tillbringades i mittzonen under det öppna fälttestet. Både 3 dagar och 7 dagar efter skadan uppvisade mTBI-råttorna en signifikant minskning av tiden i mittzonen jämfört med skenråttorna. Detta fynd indikerar att mTBI-råttorna uppvisade högre nivåer av ångestliknande beteende efter påverkan inom 7 dagar (Figur 4B,C).

Resultaten från Morris Water Maze Learning Days visade att mTBI-råttorna behövde mer tid för att lokalisera den dolda plattformen än skenråttorna, vilket tyder på försämrad rumslig inlärning och minne i mTBI-gruppen (Figur 5). Därefter, under sondförsöket, uppvisade mTBI-råttorna brister i att behålla spatialt minne, vilket framgår av att de tillbringade mindre tid med att söka efter den borttagna plattformen. Noterbart är att ingen signifikant skillnad observerades i simhastighet mellan sken- och mTBI-grupperna, vilket stöder de konsekventa fynden som observerades i analysen av den tillryggalagda sträckan som utfördes i det öppna fälttestet. Dessa resultat tyder på att effekten inte hade någon märkbar effekt på spontan rörelsefunktion.

Figure 1
Figur 1: Slagapparat för mTBI hos råttor. (A) Kudden och hjälmen sedd uppifrån och från sidan i samma relativa position som råttans huvud. Den röda streckade linjen visar hjälmens position. (B) En bild av hela enheten som visar ett vertikalt styrrör för den tappade vikten placerad ovanför råttsteget och uppsamlingssvampen. (C) En stillbild från en kollisionsvideo som visar råttans 180° rotation efter en huvudkollision och den efterföljande accelerationen/rotationen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Resultat av bedömning av akut neurologiskt beteende efter simulerade mTBI-råttor, upprepade tre gånger oberoende av varandra. (A) Signifikant ökad tid för medvetslöshet efter utsättande av anestesi hos råttor som fått en mTBI jämfört med skenråttor. Det fanns en signifikant gruppeffekt (P < 0,0001, tvåvägs ANOVA) men ingen signifikant tidseffekt (P = 0,6226) eller en grupp-x-tidsinteraktion (P = 0,5803). (B) mTBI-råttor visade sitt första sökbeteende efter anestesi. (C) Skenråttor tillbringade mindre tid med att fly från 60 cm cirkeln (*p < 0,01, **p < 0,001, oparat t-test). (D) Prestanda i balkbalanspoäng på 3 cm, 2 cm och 1,5 cm bred stråle. Resultaten av Bonferronis multipla jämförelser för varje grupp visas i siffrorna. Data presenteras som medelvärde ± medelvärde för medelvärdet. N = 8-12 råttor användes per försök. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 3
Figur 3: Stråluppgiftens prestanda före kollisionen och efter kollisionen på dag 1, dag 3 och dag 7. (A) mTBI-råttorna gjorde fler bakbensglidningar vid dag 1 efter skadan (*p < 0,001, upprepad uppmätt 2-vägs ANOVA). (B) Den genomsnittliga förflyttningstiden för skenråttor är kortare än för mTBI-råttor. Data presenterade som medelvärde ± medelfel av medelvärdet (N = 6/grupp). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 4
Figur 4: Utförandet av det öppna fälttestet före skada dag 1 och efter skada dag 1, dag 3, dag 7 och dag 14. (A) Det var ingen skillnad mellan skenråttor och mTBI-råttor i den tillryggalagda sträckan. (B) mTBI-råttor tillbringade mindre tid i centrum än skenråttor vid dag 3 och dag 7 (*p < 0,01, **p < 0,001, upprepad uppmätt 2-vägs ANOVA), utan några uppenbara skillnader vid dag 1 före skadan och dag 1 och dag 14 efter skadan. (C) Spårplan för mTBI-råttor i post-mTBI dag 1, dag 3, dag 7 och dag 14. Data presenterade som medelvärde ± medelfel av medelvärdet (N = 6-10/grupp). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 5
Figur 5: Prestanda i Morris vattenlabyrint. (A) Det fanns ingen skillnad i hastighet i simfärdighetstestet mellan sken- och mTBI-råttorna. (B) Fördröjning till den dolda plattformen för referensminnesuppgiften på utvärderingsdagen. (C) Råttorna korsade plattformen fler gånger i det 2 minuter långa sondtestet efter 5 försöksdagar. Sham (5,14 ± 0,65) jämfört med mTBI (3,56 ± 0,6), (*p < 0,01, oparat t-test). Data presenterade som medelvärde ± medelfel av medelvärdet (N = 9/grupp). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denna modell simulerar framgångsrikt en mTBI med slutet huvud utan behov av hårbottensnitt eller skallöppning, vilket ger en mer exakt representation av det påverkansscenario som observerats i mänskliga fall. Att undvika snitt i hårbotten hjälper till att förhindra inflammatoriska reaktioner som kanske inte stämmer överens med den faktiska situationen. Jämfört med Richelle Mychasiuks pediatriska modell12 är modellen som används i denna studie specifikt anpassad för vuxna råttor som väger mellan 280-320 g, vilket gör att vi kan få värdefulla insikter om effekterna av mTBI på vuxna individer. Att införliva nyckelkomponenter som kudde och hjälm underlättar dessutom leveransen av en jämnare slagkraft och hjälper operatören att exakt identifiera målområdet för kollisionen.

Det är viktigt att betona att slagproceduren på råttor utfördes utan anestesiunderhåll, så anestesidjupet bekräftades innan effekten initierades. Vi säkerställde att råttorna inte fick något svar genom att försiktigt skaka anestesiinduktionsboxen och förlänga anestesitiden med ytterligare 30 s för att säkerställa en adekvat anestesinivå. Det rekommenderas att slutföra hela påverkansprocessen inom 1 min.

Slagapparaten som beskrivs i denna studie är relativt enkel att konstruera och kan replikeras i nästan vilket laboratorium som helst med hjälp av de medföljande specifikationerna. Detta främjar större standardisering och jämförbarhet av experimentella data mellan olika forskningsmiljöer. Dessutom fungerar valideringsdata som erhållits från denna studie som en värdefull resurs för forskare när det gäller att ta itu med specifika vetenskapliga frågor. Genom att analysera de neurobeteenderesultat som observerats i denna studie kan forskare fatta välgrundade beslut och skräddarsy det experimentella tillvägagångssättet för att anpassa sig till deras specifika forskningsmål. Detta förbättrar den övergripande kvaliteten och relevansen av framtida studier om mTBI och underlättar framsteg i vår förståelse av dess underliggande mekanismer och associerade resultat.

Denna studie involverade uteslutande hanråttor för eller implementering av mTBI-modellen med stängt huvud. Med tanke på tidigare forskning som indikerar könsspecifika variationer i ångestliknande beteende och ihållande kognitiva och somatiska symtom relaterade till mTBI14,15, bör framtida studier utföras på hongnagare.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget ekonomiskt intresse att redovisa.

Acknowledgments

Vi vill tacka alla stipendiater vid institutionen för försöksdjur vid Central South University. Denna studie stöddes av National Natural Science Foundation of China (nr 81971791); Shanghai Key Lab of Forensic Medicine, Key Lab of Forensic Science, Justitieministeriet, Kina (Academy of Forensic Science) (No. KF202104).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic box In-house N/A 15 cm x 22 cm x 43 cm
Anesthesia Machine RWD Life Science Co. R540 Mice & Rat Animal Anesthesia Machine
Helmet In-house N/A Stainless-steel disk measuring 10 mm in diameter and 3 mm in thickness
Morris water maze RWD Life Science Co. Diameter 150 cm, height 50 cm,platform diameter 35 cm
Open field RWD Life Science Co. 63007 Width100 cm, height 40 cm
Panlab SMART V3.0 RWD Life Science Co. SMART v3.0
Perforated weight In-house N/A Weight of 550 g and diameter of 18 mm
Pillow In-house N/A Wedge-shaped sponge to place beneath the rat's head

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Silverberg, N. D., Duhaime, A. C., Iaccarino, M. A. Mild traumatic brain injury in 2019-2020. JAMA. 323 (2), 177-178 (2020).
  2. Kim, K., Priefer, R. Evaluation of current post-concussion protocols. Biomedicine & Pharmacotherapy. 129, 110406 (2020).
  3. Peeters, W., et al. Epidemiology of traumatic brain injury in Europe. Acta Neurochirurgica (Wien). 157 (10), 1683-1696 (2015).
  4. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  5. Smith, D. H., et al. A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects. Journal of Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).
  6. Feeney, D. M., Boyeson, M. G., Linn, R. T., Murray, H. M., Dail, W. G. Responses to cortical injury: I. Methodology and local effects of contusions in the rat. Brain Research. 211 (1), 67-77 (1981).
  7. Cernak, I., et al. The pathobiology of blast injuries and blast-induced neurotrauma as identified using a new experimental model of injury in mice. Neurobiology of Disease. 41 (2), 538-551 (2011).
  8. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 76 (Pt B), 396-414 (2017).
  9. Chen, J., et al. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke. 32 (4), 1005-1011 (2001).
  10. Flierl, M. A., et al. Mouse closed head injury model induced by a weight-drop device. Nature Protocols. 4 (9), 1328-1337 (2009).
  11. Kane, M. J., et al. A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury. J Neuroscience Methods. 203 (1), 41-49 (2012).
  12. Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
  13. Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: A novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).
  14. Jacotte-Simancas, A., Molina, P., Gilpin, N. W. Repeated mild traumatic brain injury and JZL184 produce sex-specific increases in anxiety-like behavior and alcohol consumption in Wistar rats. Journal of Neurotrauma. , (2023).
  15. Levin, H. S., et al. Association of sex and age with mild traumatic brain injury-related symptoms: A TRACK-TBI study. JAMA Network Open. 4 (4), e213046 (2021).

Tags

Djurmodell Mild traumatisk hjärnskada med stängt huvud MTBI Validering Sprague-Dawley-råttor Neurobeteendebedömningar Skaderespons dödlighet Verkliga situationer Stabilitet Konsistens
Råttmodell av lindrig traumatisk skada med stängt huvud och dess validering
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai,More

Liu, Y., Wang, T., Zhang, C., Cai, J. Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation. J. Vis. Exp. (199), e65849, doi:10.3791/65849 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter