マウスにおける運動協調性の測定

Summary

プロトコルが確立された2つの運動協調作業、加速ロータロッドと水平バー、また最近ではオックスフォードで開発された二つの試験、静的ロッド、平行棒のために提示されています。これらのテストでは、動作の他の分野の試験で可能な変数であることと同様に、自分の右側に関心の潜在的に運動障害を検出することができます。

Abstract

マウスはますます大部分は、選択した行動主義の動物としてラットを交換する、行動の神経科学で使用されている。例えば、情動性又は認知行動としての態様を評価することができる前に、しかし、それは、例えば変異体または病変マウスの運動機能をこのような評価を可能にするかどうかを決定するために重要である。このようなモリス水迷路として迷路課題必要強度と調整、上のパフォーマンスがよく、むしろ認知障害よりも、モータによってマウスが損なわれる可能性がありますので、選択的に、前者から後者を分析することが不可欠である。例えば、NMDAアンタゴニストによって引き起こされる感覚障害が水迷路性能^2を損なうことが示されている。

運動協調は、伝統的に動物は、その長軸を中心に回転する横棒上に置かれている、ロータロッド試験によりマウスおよびラットで評価されている、動物が直立のままで落ちないように前方に歩く必要があります。設定速度とロータロッドの加速の両方のバージョンが用意されています。

静的装置上でこの記事（水平バー、静的ロッド、平行棒）すべてのメジャーコーディネートに記載されている他の3つのテスト。水平バーはまた、特にマウスなど前肢の十分なパフォーマンスのための強さ、最初はグリップだけ前足のバーが必要です。

成体ラットは、このような静的なロッドと平行棒（個人的な観察）などのテストでうまく実行しない、彼らはあまりコーディネートマウスよりも表示されます。私はしかし、雄ラットをテストしており、雄マウスは、一般的にあまりよくコーディネート女性より見える。 、ラテン名、 ハツカネズミ 、完全に適切と思われるラットより重量比：マウスは、高い強度を持っているように見えます。ロータロッドは、足故障試験¹²またはキャットウォーク^{（Noldus）15}装置の変化は、一般的にラットで運動協調性を評価するために使用されています。

Introduction

動作はアクションによってマニフェストを作り、アクションは身体の調整など、運動能力が必要です。動物行動の歴史の中で最初の実験の一つはコリンスチュワート、米国¹¹でクラーク大学の博士課程の学生によって行われた。彼はドラムにそれらを置くことによって、ラットの活性を測定し、それをオンにする回数をカウントした。ロータロッドに動物が外を歩くのに対し、ラットは、ドラムの内側にラットによって駆動され、そのうち動きだったスチュワート装置ではあるがこの初期の装置は、おそらく車輪と現在使用されてロータロッドテストを実行するの前身であったモータ駆動で回転ドラム又は​​ロッド。

ダナムと宮^（1957）7で使用されるオリジナルのロッドが設定速度を持っていましたが、最近加速バージョン（ジョーンズとロバーツ^1968）9が利用可能です。設定した速度のロータロッドの欠点は、調整不足といくつかの動物がで落ちるということですスタートは、にとどまるないもののために、一方、テストはすぐにではなく、それ自体の調整よりも持久力測定を開始します。パラメトリック分析を排除するように、データ点の結果として生じる二峰性分布が十分に異常があってもよい。加速ロータロッドが使用される場合、それは例えば10秒間に滞在として設定された基準が達成された場合にのみ加速される場合は特に、データ分布がガウス分布である可能性が高い。そのモーターの疲労がパフォーマンスで重要な役割を果たしていないので、加速の速度を調整することができ、マウスが著しくロータロッドにだけ2-3分の時間の後に疲労しにくい。

"文字列テスト" ^1、 "コートハンガーテスト"や横棒は前肢の強さと協調を測定します。引用符で囲まれた2悪口は、その開発を参照して、元々の文字列が使用されましたが、著者は、そのパフォーマンスは、多くの場合、コートハンガー、ひいては将来の実験では金属棒を使って、文字列があったかピンと張った上で非常に依存して指摘。我々は、バーを把持するために、マウスの能​​力は、その直径に反比例することが判明しており、標準的に2ミリメートルバーを使用している。重みテスト（Joveのプロトコルは "マウスの強さを測定する"を参照）でやかんの毛皮/スケールコレクターの非常に細かい線が最強の動物は彼らが自分の体重以上のものを持ち上げることができるように良好なグリップを確保することができます。テストの感度は改善されるが、より大きな直径横棒を使用する利点はなることができます。わずか2ミリ棒でほとんどの正常C57BL / 6マウスは、天井の性能に達する。したがって、我々は最近、三バー装置を採用している、彼らは支柱の上部にカットノッチに収まるようにバーが容易に交換することができます。彼らは唯一のサポートがわずか（ 図3を参照）（ロングボウとその文字列のような）を一緒に描かれているノッチに合わせとしてバーが緊張（特に重要な2ミリメートルバーはリジッドにする）の下で開催されています。

静的ロッドまたはビームがしばしば用いられている協調を測定するが、追加動機は常にロッドを横断する動物を説得するために使用された。彼らはそのようなホームケージ、明るい光から避難所、または食品（彼らは空腹なされている場合）、必要に応じて目標に到達するために水平ビームを交渉した。しかし、このタイプの試験の調査の過程で、私はマウスは自発的に片持ち棒の "オープン"の端に置かれたときに振り向く、その後、彼らは支持端に到達するまで、それを通過することを発見した。この手法は、支持端に到達しようとすることです高架ロッドの端の近くに配置されることにマウスの生来の反応としての訓練（前述のテストバリアントで必要）が不要になります。これは、もちろん、必ずしもこの手順のこのタイプの可能性が動機上の変更がパフォーマンスに影響を与えるかもしれないという問題を排除しない。

ダンボールトンネルは現在ずっと自宅ケージ環境エンリッチメントに使用されますが、彼らのdis​​ad現在のコンテキストでは、見晴らしの良い動物は必然的にロータロッドのバランスをとるために必要なスキルを模倣し、彼らの長い軸の周りにぐらつきができるシリンダーのバランスで実施されるということです。したがって、ホームケージの濃縮は、潜在的に行動の表現型をマスキングできる;例は、濃縮¹⁴によるハンチントン病の表現型の改善である。また、動物は、しばしば高い静的ビームに沿って歩いているときのように、これらのトンネルの長軸に沿って歩く。そこで私は高架平行棒のペアを構築し、1つのバーや他の上の後足、彼らは前に遭遇したことはなかっただろう状況に前足で真ん中のマウスを置いた。マウスは、試験に合格するために直立まま平行棒の終わりサポートを達成しなければならなかった。幾分類似デバイスはスクレイピー誘発運動機能障害¹³の開発を評価するために、マウスのケージに入れ平行棒一連だった。

我々は今、数百をテストしているオックスフォードでモーター機能するためにマウス。これらは、薬剤、またはヒト由来の組織の受動的な転送（プラズマ）を含む様々な治療を受けたが、主に遺伝子改変動物いた。いくつかの動物は、より協調作業、他、その逆よりも強さが損なわれた。一部のマウスでは、他人のその逆のような静的な棒や平行棒などの静的基板上よりロータロッドの詳細障害だった。だから、 "マウスで強さを測定する"現在の記事とそれに付随するJoveのプロトコル）は、別の治療法や変異が差動で、マウスにおける運動機能に影響を与えることができる方法を特徴づけるために方法を説明します。別に装置は、ここで説明するロータロッドから、シンプルで安価で運動能力をテストするための専門ではない研究室のために特に適している。細かいスケールの歩行分析のために、キャットウォークシステムは、インク浴をした後、一枚の紙歩いてマウスを説得などの古い方法よりもはるかに洗練されたシステムですが、それはexpensivです装置の電子部品。

筋緊張の度合いが明らかに最小限の手足を使用するには、マウスが単に必要があるが、これらの試験のすべては、むしろよりも強度の調整を測定するように設計されている。強度評価の場合は、反転画面手順^10は、より段階的測定が必要な場合は、重みテストまたはその自動化された（Joveのプロトコル"マウスでの強度測定"に記載されている）に相当するバープル、より適している、または。例外は、成功した性能のための強さと調整の両方を必要とする水平バーのテスト、です。

Protocol

1。装置

すべてのテストは、ソフトパッド表面が落ちる任意のマウスを緩和する装置の基部に配置されます。 NBこれは、装置の任意の部分を不明瞭にしないために、図面には示されていない。マウスの何百ものテスト中に、正常および変異体の両方が、我々は一般的に30〜50センチメートル高くなるような装置から落下によって生じた傷害を観察したことがありません。また、試験した各マウス間の機器をきれいにし、消毒してください。

1.1ロータロッド

市場には、この装置にはいくつかの商用版がありますが、いくつかは、このような運動失調を（というより持久力）を検出するために十分な速度で加速する失敗として、欠点を有している。別の一般的な障害が落としたり、飛び降りるする傾向マウスで、その結果、ロッドはベース上十分に高くはないということです。

図1に示すロータロッドは、設計としましたオックスフォードの薬理学、大学の学科の工学セクションによって作者の。ロッドは30センチメートル装置のベース上に支持直径3センチ、です。表面は、マウスが（ 図2）を効果的に把持できるように、長手方向軸に沿って平行な隆起部一連のローレット加工されている。 NB畝の深さは重要なディテールであり、マウスが良いグリップを得ることができない場合、テストは非常に困難になる、一方、グリップがあまりにも良いであればマウス受動的に保持することによってロッドの周りの "車輪"意志それまでに。 "アマチュアロータロッドメーカー"にとっては、マウスに適したサイズのローレット木製dowellingが市販されていることを知っておくと便利かもしれない、それは当然のことながら、使用前良い防水ニスで処理される必要があるでしょう。開始速度が4回転、20回転/分加速率に調整される。最大速度は40 rpmである。

二つは、ロッドを離れるからマウスを防ぐフランジ。彼らは、直径30センチ（これですおそらく）on 20 cmまで減少させることができた。それらの分離を6センチ（最大値）に設定されていますが、彼らはロッドに好転する傾向がある場合、サブ成体マウスのために小さくて調整する必要があるかもしれません。

1.2トリプル水平バー（図3）

バーは真鍮で作られている38 cmの長さ、各端に木製の支柱でベンチ表面上49センチメートルを開催しました。列は、重い木製のベースに固定されている。スリーバーの直径は用意されています2、4、6ミリメートル。 2ミリメートルバーは、我々が使用する標準的なものですが、多くのマウスはこれに最大のスコアに達する。したがって、大径バーは、これらのマウスは非常にうまく把持できないとして、テストを改良する試みに含まれている。

1.3静的ロッド

様々な厚さ（35（ロッド1）、28、22、15と9（ロッド5）mmの直径）のファイブ木製ダボまたはロッドは、それぞれ60センチメートルは長い棒が水平に突出するような実験室の棚にG-クランプによって固定されているにスペース（ 図4）。終わりベンチの近くにロッドの仕上げラインを示すために、10センチメートル端からマークが付いています。床上棒の高さは​​60 cmです。

より短く、より少ない詳細なテストが必要とされる場合のみ、最大、最小、中間の棒を使用します。ヴァンデレン湖ら ^14は、マウスのハンチントン病の進行を評価するために、単一のロッドを使用していました。

1.4平行棒

直径の二つの並列鋼棒の長さは1メートルと4 mmのそれらの端部（ 図5）木製の支柱によって間隔30ミリメートルを（その中心に）固定されています。バーは床上60センチメートルです。

2。手順

すべてのテストのために、彼らが完全に目を覚ましていることを確認するために、試験前に実験室5-20 minにマウスを持って。一般的なルールとして、筋力と覚醒の正常なレベルに戻るの回復を可能にするために、各モータ試験後にホームケージにリターンでマウスを休ま。</ P>

2.1ロータロッド

4回転、加速率20回転/分の開始速度とロータロッドを設定します。尾でマウスを保持し、回転棒の上に置き、それが直立滞在することを楽しみに歩いていますので、回転方向とは反対側。これはマウスが水平下45°の角度でロッドの方に育てている場合にどうするのが最も簡単です。上からマウスを低くしようとすると、それは後ろ足を広めるとフランジのエッジを把握することになります。それはほとんど棒に触れているときにすぐにそれが簡単にロッドを把持できるように、単に前方の棒上死点と上、マウスを離します。 （おそらくより簡単かつ信頼性の高い）技術は、薄い（10-15 mm）のノックを使用することである。片手でマウスを保持し、長軸に平行に、ダボにそれを下げる。ダボは、それそれがリリースされたら、ロータロッドを把持するために多くの時間を与えるために約30°マウスの頭を下向きに傾斜している。 thとマウス、ノックを下げeはロータロッドの、一度回転ロッド上のフランジロッドをつかみ、前方に歩いていく、マウス、から離れてダボを下に引っ張る。

10時秒は、ロッド上にマウスを置いた後、（マウスが正面を向いている限り：そうでない場合、それは加速を開始する前に、前面を行うまで待つ）加速を開始し、マウスが落ちる速度に注意してください。それは10秒前に落ちた場合、転倒時に注意し、10秒ポイント後の最初の落下速度を記録し、合計3回まで、再試行してください。ただし、記録されるべきではない実験によって貧しい置くことに起因している5秒前に落ちる。転倒時の平均速度が基準です、むしろ最高速度を使用するよりも、マウスはそれが想定される失敗した実行中に受信した余分な練習のため、この補正は、パフォーマンスを支援するだろう。したがって10秒前に落ちるマウスは一度その後12回転までの二回目のスコア（4 +12）/ 2 = 8回転したまま。二回、その後落下マウス10 rpmのスコア（4 +4 +10）/ 3 = 6回転のために滞在。マウスは10でグリップに失敗した場合は秒の三回はそれに4回転のスコアを割り当てる。

一つの問題は、ほとんどが最終的には落ちるものの、そのマウスは、時には前進歩行を停止し、代わりにしっかりとロッドを把持、彼らは受動的に宙返りラウンドということです。したがって、最初にそのような反転が発生したときにもスピードを覚えておくと便利かもしれません。可能な解決策は、大きな直径以下顕著尾根でロッドを使用することであるかもしれません。

2.2水平バー

マウスは狭い2ミリメートルバーを把握するのが最も簡単に見つけるように、それは、このいずれかで最初にそれらをテストすることをお勧めします。尾でマウスを保持し、装置の前のベンチの上に置き20センチ（これは、それがバーに垂直に整列）について素早く後方にスライドさせ、急速にそれを上げると、それが中心点で水平バーをつかみましょうその前足だけ、と同時にstopclockを開始する、尾を離します。このC効率的に達成することが困難になり、一部のマウスグリップ良いテールが突然リリースされた場合、彼らは彼らはまだ彼らがグリップに失敗する可能性がサポートされていると感じた場合。マウスがバーの端列の1つに達した、または1つの前足までの時間は、カラムに触れる前に、基準点は、バーのいずれかから秋です。最大試験時間（カットオフ時間）が30秒である。

マウスが正常に初めてバーを把握するために失敗し、これは実験者の技術に起因すると表示された場合は、むしろマウスよりも、もう一度やり直してください（別の1つまたは2つのマウスをテストしている間に短い休憩の後）と、この秋は記録されません。 5秒で、これは実験によって明らかに貧しい置くことによるものではないの前にマウスが入る場合、> 5秒のスコアを取得しようとして、3回まで繰り返します。 > 5秒秒の試みで、第三の裁判をしない場合。データムとして最高のスコアを取る。繰り返しのみ1> 5秒のスコアのために自分自身をサポートするために失敗しマウス。

三重バーのバージョンが使用されている場合は、この最初の2ミリメートルバー上でマウスのスコア5場合、別の1つまたは2つのマウスを試験している間、それが次に短い休止期間の後、厚いバーで試験することができる。 4,6ミリメートルバーのスコアリングシステムは、2mmバーのと同じであり、最終的なスコアが累積合計である。そこでマウスその2ミリメートルバーの得点5、5 +3 = 8の13秒の得点後4ミリメートルバーから落ちる。

2.2.1

水平バー得点：マウスは最初にそれらが落下する可能性が低いタスクをマスターしているかつてのように最初の2つのインターバルは、最後の2未満である
1-5秒= 1の間に入る
6-10秒の間に落下= 2
11-20秒の間に落下= 3
21-30秒の間に入る= 4
30の後に落下秒= 5
= 5に陥ることなく、バーのサポート上の1つの前足を置い

4と6ミリメートルバーのオプションの使用などのNBは、我々はまだ大規模な持っていない我々のプロトコルに新しく追加されそれらの経験。

2.3静的ロッド

最もロッドの遠端（端からノーズ先端つのヘッドの長さが理想的です）でマウスを置きます。オリエンテーション時間（棚に向かって開始位置から180°配向するのに要する時間）と通過時間（棚エンド（ロッドの棚端から10センチを超えたマーク鼻）に旅行するのにかかる時間：2措置を講じてください。

向き直立滞在マウスに依存している、それは逆さまになり、ロッドの下にしがみついている場合、任意に（統計目的のために）120秒の最大方向スコアを割り当てます。小さい棒でそれをテストしていない、また、通過時間は直立明らかに良い逆さまに掛かっながら通過するものより調整され通過するマウスなどの最大値になります。

、方向付けの後、マウスが落ちるか、の上でそれをテストしていない最大のテスト時間を（任意に120秒で設定）に達した場合メガワット以下ロッド。統計的な目的のために、それは彼らが再び狭くロッドから下落するだろうと想定される落下は、その特定のロッドのため、後続のもののために120が割り当てられているマウスを割り当てる。マウスが上下逆さまになった場合、またこのイベントに注意して、成功した輸送と同様、オリエンテーションのために、それはロッドに直立滞在する必要があります。それ以外の場合は最大スコアを割り当てます。それはロッドや滝の末尾に到達した後、マウスを取り外します。

1つのロッドでテストした後、別のマウスをテストしながら休ませるホームケージにマウスを返す。その後、次の小さいサイズの棒の上に置くと、再び同じ方法でそれをテストします。マウスは5秒以上のためにそれをされた後にロッドをオフになった場合のテストを停止します。それが5未満に落ちた場合は秒それを交換し、3試験の最大のための別の試みを（秒実験によって故障置くことが原因である可能性が5内に入るように）、可能にし、最良の結果を使用しています。

2.4平行棒

Tでマウスを置きバーのように、その長手方向軸に対して垂直を持つ2つのバーの彼はセンター;両方の前足は、1つのバーにする必要があり、他のバーの両方の後足。得点静的ロッドの場合と同様である。それがその後にエンドサポートの1に達するまで、開始位置にマウスの向きを90°までの時間、および時間：2措置を講じてください。マウスが上下逆さまになった場合、またこのイベントに注意してください。として静的ロッドテスト、オリエンテーション、トランジットは、最大時間が割り当てられ、それ以外の場合は逆さまに回すことなく達成されなければならない。合理的に健康なマウスが5未満秒に落ちることは稀であり、これが起こらない場合、それはおそらく貧しい置くことによるものです。したがって、結果を破棄して、マウスを再テストします。

Representative Results

期待される結果

静的ロッドは、もともとそれらのホームケージ¹⁴内の環境エンリッチメントの有無にかかわらず、突然変異体マウスにおけるハンチントン病の進行を監視するために使用された。濃縮プログラムは劇的に、神経学的障害の一般的な記号を抱擁後足の発症の遅延により、並列されたロッドで運動機能障害の発症を遅らせた。

スクレイピー感染マウスは、少なくとも週に19 ^8（以前のテストが実行されなかった）から、18週、および静的な棒からロータロッドテストで、16週後の注射から水平バー性能の低下を示した。 KATPチャネルサブユニットKir6.2のKOマウスは、静的ロッドと水平バーではなく、ロータロッド⁴に損なわれた。海馬病変は運動能力⁵のいずれかの測定に影響を及ぼさなかったが、129S2/Svマウスはロータロッドと静的ロッド³にC57BL / 6系統に比べて損なわれた。 C57BL/10マウスはまたC57BL / 6マウス⁶より悪いモータの性能を持っていた、ではないが129S2/Svマウスと同程度に。

図1。ロータロッド。

図2。ロータロッドのローレットロッドの詳細。

図3。トリプル水平バーノッチで開催されたバーは、基本的な2ミリメートル一つでありますので下にタック（デモンストレーションのみを目的のための）4と6ミリメートルのバーです。実際には、一度に1つのバーには切り欠きがサポートにマイナスされます。

図4。静的ロッドを横断マウス。

図5。平行棒の上でマウス。パディングはデモンストレーションの目的だけのために省略されています。