Summary
Les déficits de la coordination motrice fine peut être évaluée avec le test de poutre d'équilibre. Performance sur la poutre est quantifiée par la vitesse à laquelle le faisceau est traversée et le nombre de fois que la souris glisse sur la poutre.
Abstract
Les lésions cérébrales, les manipulations génétiques, et les traitements pharmacologiques peuvent entraîner des altérations de la motricité chez les souris. Coordination motrice fine et l'équilibre peut être évaluée par le test de marche de faisceau. Le but de ce test est pour la souris pour rester debout et marcher à travers un faisceau étroit élevés à une plateforme sûre. Ce test se déroule sur 3 jours consécutifs: 2 jours de formation et 1 journée d'essais. Performance sur la poutre est quantifié en mesurant le temps qu'il faut pour que la souris pour traverser le faisceau et le nombre de bulletins de patte qui se produisent dans le processus. Nous rapportons ici le protocole utilisé dans notre laboratoire, et des résultats représentatifs à partir d'une cohorte de souris C57BL / 6. Cette tâche est particulièrement utile pour détecter des déficits subtils dans la motricité et l'équilibre qui peut ne pas être détectés par les tests du moteur, telles que l'Rotarod.
Protocol
1. Ce protocole est basé sur ceux de Southwell et al. al. (2009) et Carter et al. al. (2001).
- L'appareil à faisceau se compose de 1 mètre de poutres avec une surface plane de 12 mm ou 6 mm de largeur) au repos 50 cm au dessus du plateau de table sur les deux pôles. Une boîte noire est placée à l'extrémité de la poutre comme le point d'arrivée. (Contreplaqués et d'autres types de bois pour les poutres, les poteaux, et la boîte se trouve la plupart des quincailleries). Matériaux de nidification des cages à domicile est placé dans la boîte noire pour attirer les souris sur le point d'arrivée. Une lampe (avec ampoule 60 watts) est utilisé pour faire la lumière au-dessus du point de départ et sert un stimulus aversif. Le temps de traverser le centre de 80 cm est mesurée par deux détecteurs de mouvement (fabriqué par Visopia): une à 0 cm qui démarre une minuterie et un à 80 cm qui arrête le chronomètre. Un hamac en nylon (qui peut être obtenu à partir d'un magasin de tissu local) est tendue en dessous de la poutre, ~ 7,5 cm au-dessus de la table, afin d'amortir les chutes. Une caméra vidéo est fixée sur un trépied pour enregistrer les performances. L'appareil utilisé dans cette démonstration a été construit sur le site.
- Une cohorte d'au moins 10 souris pour chaque condition est recommandé pour ce test. Les souris sont logées en tant que groupes, si possible, dans une lumière 12 heures (7 heures-19 heures) cycle jour / nuit et acclimatés dans leur cage dans l'installation de comportement pendant au moins 2 semaines avant le début du test. Environ 10 minutes avant l'entraînement / test, la souris peut être transporté à la salle contenant l'appareil à faisceau.
- Les jours d'entraînement, chaque souris traverse le faisceau de 12 mm 3 fois, puis le faisceau de 6 mm à 3 reprises. Des faisceaux de grandes largeurs (soit 28 mm) peut être utilisé pour les souris qui ne sont pas capables de traverser les plus étroites ou pour les grandes souris. Les souris sont placées à une extrémité d'une poutre et le temps nécessaire à traverser pour échapper à la boîte à l'autre bout (80 cm) est mesurée par les détecteurs de mouvement. Le temporisateur est démarré par le nez de la souris entrer dans le centre de 80 cm, et arrêté lorsque l'animal arrive à la fin des années 80 cm. Le reste des souris pendant 10 min dans leurs cages à domicile entre les séances de formation sur les deux faisceaux. Durant cette période intertrial, une autre souris 3-4 peuvent être formés pour faire un usage efficace du temps. Souris C57BL / 6 généralement traverser la poutre avec une quantité minime d'arrêter ou de décrochage. Cependant, quand ils ne décrochage, renifler ou de regarder autour, sans procédure de l'avant, l'enquêteur doit encourager la souris pour continuer à aller de l'avant par aiguillonner, piquer, ou en le poussant par derrière avec les doigts gantés. Une fois que les souris sont dans le coffre, ils sont autorisés un certain temps (~ 15 secondes) pour s'y reposer avant la prochaine épreuve. Après chaque séance d'entraînement, les souris sont retournés directement à leurs cages à domicile et ramené dans leur chambre de logement. Fait à noter, les souris peuvent décrochage plus si elles sont plus formés et devenus trop familiers avec la tâche et l'appareil. D'autre part, la formation peut être poursuivie pour des journées supplémentaires si la souris ne sont toujours pas traverser la totalité du faisceau avec succès après 2 jours de formation. Si les traitements sont appliqués à la souris, une mesure de référence de la performance doit être obtenue avant le traitement.
- Le jour du test, le temps de traverser chaque faisceau sont enregistrées. Deux essais fructueux dans lequel la souris n'a pas décroché sur la poutre sont moyennées. Les enregistrements vidéo peuvent être utilisés pour une analyse plus fine de glissement et d'autres déficits moteurs observables. Une autre façon d'évaluer la marche du faisceau est par un système de notation 1,2 neurologiques, dont les taux de l'incapacité à traverser le faisceau comme un score de "1" et la capacité de traverser le faisceau normalement avec les deux pattes sur la surface du faisceau et moins deux fiches de pied comme un "7". Un glissement est défini comme le pied venant du haut de la poutre. Dans ce système d'indexation, un score de «3» correspondrait à traverser le faisceau en faisant glisser les membres. Un animal qui marque 1 sur deux essais n'est pas retesté. Description de la performance sur la poutre liées à des scores d'autres peuvent être trouvés dans Feeney et al., (1982) et Carter et coll., (2001).
- Les poutres et la boîte sont nettoyés des excréments de souris et essuyé avec des serviettes imbibées d'éthanol à 70%, puis l'eau avant de la poutre suivant est placé sur l'appareil.
2. Les résultats représentatifs:
Figure 1. Typique à croix de C57BL6 mâles et femelles sur des poutres de 6mm et 12mm. Une cohorte de 9 à 11 semaines vieilles souris WT C57BL/6-NCRL ont été testées sur les deux faisceaux après 2 jours de formation. Délais moyens pour traverser le faisceau de 12 mm ont été de 4,6 ± 0,4 sec pour les mâles (n = 14) et 3,3 ± 0,3 sec pour les femelles (n = 11). Fois sur la poutre 6 mm ont été de 6,8 ± 0,7 sec pour les mâles (n = 13) et 5,9 ± 0,5 sec pour les femelles (n = 10) (les erreurs sont signalés comme MEB).
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Discussion
Performance à la poutre est une mesure utile de la coordination fine et l'équilibre et a été validé par des travaux antérieurs. Le test du faisceau permet de détecter des déficits moteurs en raison de l'âge, le syst `nerveux central des lésions, et les manipulations génétiques et pharmacologiques chez les jeunes rongeurs et plus 2,3,4. Souris avec des lésions corticales présentent souvent l'impact controlatéral glisser sur le faisceau 5,6. Le test du faisceau a également été utilisé pour différencier les habiletés motrices de type sauvage (WT) et des modèles de maladie de Huntington souris (HD) dans le temps et pour évaluer les améliorations dans le traitement des souris HD avec 7,8. Un autre modèle de souris génétique où des déficits moteurs ont été détectés sur la poutre d'équilibre comprennent un modèle murin de maladie de Sandhoff, un trouble de surcharge lysosomale 9. En détectant des déficits de la coordination motrice induite par les benzodiazépines, le test de faisceau a été plus sensible que le Rotarod. Stanley (2005) a montré que seulement une occupation de 30% des récepteurs GABA (A) par le diazépam ou le lorazépam était nécessaire afin d'observer des déficits moteurs sur la poutre par rapport à plus de 70% d'occupation des récepteurs pour les déficits sur le Rotarod 10. Des faisceaux de largeurs plus étroites peuvent être utilisées pour détecter des différences encore plus subtile.
Dans cette étude, nous avons testé une cohorte de 9 à 11 semaines vieilles souris WT C57BL/6-NCRL sur le 12 mm et 6 mm poutres. Délais moyens pour traverser le faisceau de 12 mm ont été de 4,6 ± 0,4 sec pour les mâles (n = 14) et 3,3 ± 0,3 sec pour les femelles (n = 11). Fois sur la poutre 6 mm ont été de 6,8 ± 0,7 sec pour les mâles (n = 13) et 5,9 ± 0,5 sec pour les femelles (n = 10) (errorsare rapporté que SEM). Il y avait quelques glisse et aucune chute de ces souris sur ces poutres. En génétiquement manipulés ou pharmacologiquement animaux, les glissades et les chutes peuvent devenir plus fréquentes et peuvent être quantifiés. Souris avec facultés affaiblies peut s'accrocher sur le côté de la poutre, ce qui augmente leur temps à traverser. Le niveau d'activité peut varier selon l'âge et la souche de la souris. Souris C57BL / 6 sont généralement des animaux active 6.
Modifications de ce test qui peut encourager la souris pour avancer notamment en utilisant une poutre inclinée plutôt que d'une horizontale d'un 2,4. La souris peut également être placé dans la plate-forme sûre pour quelques secondes pour renforcer la volonté d'atteindre l'objectif 2. Les facteurs de confusion pour l'évaluation de la coordination motrice en utilisant la poutre d'équilibre incluent la motivation, et les souris qui sont surentraînés peuvent s'ennuyer et peu coopératif. Si les déficits moteurs sont trouvés, d'autres tests, y compris analyse de l'empreinte de la démarche de locomotion, maille escalade, natation, escalade de poteaux, et le test de l'escalier peut être utilisé pour évaluer davantage les déficits 2,4.
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Disclosures
Expériences sur les animaux ont été effectuées en conformité avec les directives et règlements établis par les soins des animaux Caltech institutionnels et le Comité d'utilisation (IACUC).
Acknowledgments
Ambre Southwell mis en place l'appareil et formé les auteurs dans son utilisation. Le financement a été fourni par une subvention du NINDS à Paul Patterson.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Beams: 1-m strips of smooth wood with small, medium, and large square (i.e., 6, 12, and 28 mm wide) cross-sections | |||
| Support stand to hold up the start section of the raised beam (∼1.5-cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Goal box (20 cm on each side) mounted on a support stand (3 cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Hammock-∼7.5 cm above tabletop | |||
| 60-watt (W) desk lamp | |||
| Video camera, tripod, and blank video tapes | |||
| Ethanol, paper towels, cleaning materials |
References
- Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science. 217, 855-857 (1982).
- Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8, (2001).
- Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J Gerontol. 35, 364-370 (1980).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat Rev Neurosci. 10, 519-529 (2009).
- Fox, G. B., Fan, L., Levasseur, R. A., Faden, A. I. Sustained sensory/motor and cognitive deficits with neuronal apoptosis following controlled cortical impact brain injury in the mouse. J Neurotrauma. 15, 599-614 (1998).
- Buccafusco, J. J. Methods of behavioral analysis in neuroscience. , 2nd edn, CRC Press. (2009).
- Southwell, A. L., Ko, J., Patterson, P. H. Intrabody gene therapy ameliorates motor, cognitive, and neuropathological symptoms in multiple mouse models of Huntington's disease. J Neurosci. 29, 13589-13602 (2009).
- Carter, R. J. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
- Gulinello, M., Chen, F., Dobrenis, K. Early deficits in motor coordination and cognitive dysfunction in a mouse model of the neurodegenerative lysosomal storage disorder, Sandhoff disease. Behav Brain Res. 193, 315-319 (2008).
- Stanley, J. L. The mouse beam walking assay offers improved sensitivity over the mouse rotarod in determining motor coordination deficits induced by benzodiazepines. J Psychopharmacol. 19, 221-227 (2005).
