Neuroscience

测量小鼠运动协调

Published: May 29, 2013 doi: 10.3791/2609

¹Department of Experimental Psychology, University of Oxford

Summary

议定书两个电机成立协调任务，加快大鼠旋转运动和单杠，还有两个最近在牛津大学开发的测试，静态棒和双杠。这些测试可以检测运动损伤潜在的兴趣在自己的权利，以及作为可能的变量在其他领域的行为测试。

Abstract

正越来越多地被用于小鼠在行为神经科学，在很大程度上取代大鼠行为主义的首选动物。之前的行为，如情绪性或认知的方面可以进行评估，但是，这是至关重要的，以确定是否允许电机的能力， 例如，突变体或损伤小鼠这样的评估。一个迷宫的任务，需要强度和协调，如Morris水迷宫，性能上可能受损，鼠标，由电动机，而不是认知障碍的，所以有必要选择性地解剖后者从前者。例如，感觉障碍引起的NMDA拮抗剂已显示损害水迷宫性能^2。

动作协调历来被评定在小鼠和大鼠的旋转试验，在该动物被放置在一个水平杆，其长轴旋转;动物必须向前走，保持直立，不会脱落。这两个设定的速度和加速版本的rotarod都可用。

其他三个测试在这篇文章中（单杠，静电棒和双杠）静态设备上的所有措施的协调。单杠还需要足够的性能实力，尤其是前肢鼠标最初只是用前爪交手吧。

成年大鼠不执行测试，如静态杆和双杠（个人意见）;他们比老鼠出现良好的协调。我只测试雄性大鼠，然而，雄性小鼠似乎比女性一般不很好地协调。老鼠似乎有较高的强度重量比的大鼠相比，拉丁名， 小家鼠 ，似乎完全合适。 rotarod的脚的故障测试¹²或猫步^{（Noldus）15}装置的变化一般是用来评估大鼠运动协调。

Introduction

行为显明行动和行动需要运动技能，包括身体的协调。在历史上的第一个实验动物行为之一的，由科林·斯图尔特，在美国¹¹克拉克大学的博士生。他测量老鼠的活动，把它们放入一个鼓，数算转身的时候。这种早期的装置是可能的运行车轮和本发明使用的旋转试验，，尽管的斯图尔特装置中的大鼠滚筒内部的，这是驱动的大鼠的运动，而在rotarod动物行走的外侧上的前身电机驱动的旋转鼓或杆。

原来由邓纳姆和宫（1957年^）7杆一组的速度，但如今加速版本（琼斯和罗伯茨1968年^）9可用。设定的速度小鼠旋转的缺点是与协调性差，有些动物会脱落开始，而那些留在测试将很快开始测量耐力，而不是本身的协调。将所得的双峰分布的数据点可以足够异常排除参数分析。当用于加速小鼠旋转，尤其是当它被加速，仅当一组条件，如保持为10秒，来实现，数据分配是更可能是高斯的。可以调整的速率加速，使电机不疲劳性能中扮演一个重要的角色;明显疲劳后在小鼠的Rotarod上的时间只需2-3分钟，一个鼠标是不大可能的。

“字符串测试^”，“衣架测试”或单杠措施前肢的力量和协调性。两个绰号报价是指其发展;原本是一个字符串，但作者指出，性能很大程度上取决于如何绷紧字符串，因此未来的实验者用一根金属棒，往往是一个衣架。我们已经发现，鼠标的能力夹住酒吧是它的直径成反比，标准使用2毫米的酒吧。（见朱庇特的协议“测量老鼠的实力”）的极细的金属丝水壶毛皮/规模集热器允许在重量测试最强的动物，以确保他们能够举起超过自身体重的这样一个良好的抓地力。但是，使用直径较大的水平条可以是一个优势，因为测试的灵敏度提高了，只有2毫米bar最正常的C57BL / 6小鼠达到上限的性能。因此，我们最近采用了一个三杆装置，可以随时互换的酒吧，因为他们到合适的支撑柱顶部切成缺口。张力（尤其重要的是要刚性2毫米bar）下举行的酒吧，因为它们只适合的缺口支撑小幅一起绘制（如长弓，并将其字符串）（ 见图3）。

经常被用来静态杆或横梁衡量协调，但额外的动机总是用说服的动物穿越杆。他们协商的水平梁，以达到理想的目标，如家笼，从明亮的光线下避难，或食物（如果他们已经饿了）。然而，在调查的过程中，这种类型的测试中，我发现，小鼠会自发地转身放在“开放”悬臂杆结束时，然后遍历它，直到他们达到支持的结束。这种技术消除了需要培训（必要时在前面提到的测试变体）升高的杆的端部被放置在靠近鼠标的先天反应是试图达到的支撑端。当然，这不，消除动机的转变可能会影响性能的问题，这始终是一种可能性，这种类型的程序。

目前多用于纸板隧道家笼环境富集，但他们的劣势在目前情况下是有利的，动物难免会被实行平衡缸，可以摇晃约其长轴，模仿必要的技能，以平衡对小鼠旋转。因此家笼富集可能掩盖的行为表型，一个例子是亨廷顿疾病表型富集^14的改良。动物也经常步行沿长轴这些隧道，行走时升高静态梁。因此，我构建了一个对双杠升高，并放置在中间的老鼠与酒吧和另一方面，他们从来没有遇到过的情况后爪的前爪上。小鼠到达终点支持双杠，而其余的直立通过测试。有些类似的设备是一个系列鼠笼放置在一个双杠，以评估发展痒病引起的运动功能障碍^13。

现在，我们已经测试几百在牛津大学的电机运转的小鼠。这些曾接受各种治疗，包括药物，或被动转移组织（浆）从人类，但大多是转基因动物。有些动物更加减值协调任务，强度比别人反之亦然。一些小鼠受损小鼠在Rotarod比静态基材如静态杆和双杠，反之亦然。所以本文随附的朱庇特的协议“在小鼠强度测量”）描述了如何表征的方式，不同的治疗方法和的突变差异可以影响小鼠的运动功能。除小鼠在Rotarod外此描述的仪器简单，价格便宜，特别适合没有专门的运动技能测试实验室。对于判罚尺度的步态分析，的时装表演系统是一个更为复杂的系统比旧的方法，如说服鼠标穿行墨浴，然后下一张纸，但它是一个expensivê片设备。

所有这些测试旨在衡量协调，而不是实力，但显然是一个最低程度的肌张力是必要的仅仅为鼠标使用它的四肢。强度评估，倒屏程序¹⁰更适合，或更梯度测量是必需的，的重量测试或自动化的酒吧拉当量（朱庇特的协议“测量强度在小鼠中描述”）。唯一的例外是单杠测试，这既需要力量和协调成功的表现。

Protocol

1。设备

对于所有的测试，软垫的表面放置在该基地的设备，以减轻任何脱落的小鼠。注意这是未示出在附图中，为了不遮挡任何设备的一部分。数百小鼠在试验过程中，正常和突变的，从来没有观察到任何损伤所造成的下降，从这样的装置，它通常是30-50厘米高。此外，请务必清洗和消毒的设备之间测试每个鼠标。

1.1 Rotarod

该设备在市场上的商业版本有几个，但有些缺点，如没有足够的速度加快，检测运动不协调（而不是耐力）。另一种常见的故障是杆以上的基地不够高，导致老鼠趋于跌落或跳下。

图1中所示的小鼠旋转的设计的作者，牛津大学药理学部门的工程部分。杆的直径3厘米，30厘米以上的装置的基础上。在一系列沿纵向轴线平行的脊的表面滚花，使老鼠所困扰，它有效地（ 图2）。 NB脊的深度是一个重要的细节，如果鼠标可以不得到良好的抓地力测试将是非常多困难;另一方面，如果不太好握鼠标将杆周围的“车轮”，被动地持有到它。对于“业余rotarod决策者”，它可能是有用的，知道那滚花木质dowelling的小鼠的适当大小是市面上，这当然需要治疗，具有良好的防水漆使用前。的起始速度被调整到每分钟4转，20转/分的加速率。最大速度为每分钟40转。

两个法兰防止鼠标离开杆。它们是直径30厘米（这也许可以减少到20厘米）。他们的分离被设定为6厘米（最大），但可能需要调整子成年小鼠小，如果他们往往在杆转身。

1.2三重单杠（图3）

该酒吧的材质有黄铜，38厘米长，板凳上表面49厘米以上，在每年年底的木制支撑柱。列固定到一个沉重的木基地。三杆直径：2，4和6毫米。 2毫米的酒吧是我们使用的标准之一，但许多小鼠达到最高分数。因此，大直径的棒材已计入在细化测试老鼠一样，不能握这些企图。

1.3静态棒

五木销钉或杆粗细不一（35（1杆），28，22，15和9（5杆）毫米直径）各60厘米长的固定由G-钳实验室架子棒等水平突出成的空间（ 图4）。年底标志杆附近的长凳上有一个10厘米到底，表示终点线。在地板上方的杆的高度为60厘米。

如果需要一个较短和较详细的测试，只能使用其最大，最小和中间棒。凡Dellen 等¹⁴只用一个单一的杆亨廷顿氏病在小鼠中的进展进行评估。

1.4双杠

两个平行的钢条1米长，直径4毫米，被固定在其端部（ 图5）的木制的支承柱30毫米（在其中心）。酒吧是60厘米以上的地板。

2。程序

对于所有的测试，把老鼠的试验室测试前5-20分钟，以确保它们是完全清醒的。作为一般规则，以允许恢复肌肉力量和回归到正常水平的觉醒，老鼠休息后返回家笼每个电机测试。/ P>

2.1 Rotarod

与一开始设定的小鼠旋转速度为每分钟4转，加速速率每分钟20转/分钟。按住鼠标的尾巴，把它放在旋转杆，背对的旋转方向，所以它具有向前走，保持直立。这是最简单的做，如果鼠标被带起朝向杆在水平45°以下的角度，试图降低来自上述鼠标将导致扩散其后腿和把握的凸缘的边缘。快速释放鼠标时，它几乎是接触杆，只是向前和棒上方的上死点中心，从而使其能够很容易地把持棒。（可能更容易和更可靠）技术是使用薄木钉（10-15毫米）。按住鼠标，在一方面，降低它的定位销上，平行于长轴。木钉成鼠标的头部向下约30°，给它更多的时间来夹住小鼠旋转，一旦它被释放。放下鼠标，日之间的木钉ê法兰的小鼠在Rotarod，一次在旋转杆拉的木钉向下远离鼠标，这将掌握杆，往前走。

在10秒后，将鼠标杆，开始加速（只要鼠标正面临着：如果没有，等到它确实面临着加速开始前），并注意鼠标的速度脱落。如果脱落，前10秒，请注意时间秋天，再试一次，最多三次总记录的速度10秒点后的首次下降。然而，落在前5秒，是由于被实验者配售差不应该被记录。的平均下落速度为基准，而不是使用的最大速度，这额外的练习校正鼠标接收过程中发生故障的运行，其中假设将有助于性能。因此，鼠标落在前10秒一次，然后保持至12转第二次得分（4 +12）/ 2 = 8转。鼠标两次，然后下降停留在10转分数（4 +4 +10）/ 3 =每分钟6转。如果鼠标没有握在10秒三次分配一个得分4转。

其中一个问题是，老鼠有时会停止向前走，而不是紧紧握住杆，因此，他们被动地翻腾轮，虽然大多数最终脱落。因此，它可能是有用的，也注意到第一个这样的反转发生时的速度。一种可能的解决办法可能是使用直径较大或不太明显的脊杆。

2.2单杠

老鼠发现最容易掌握的窄2毫米bar，最好是先测试他们在这一个。握住鼠标的尾巴，将其放置在板凳上设备前，迅速向后滑动约20厘米（垂直对齐到酒吧），迅速提高并让它抓住单杠，在中央点它的前爪，然后松开尾巴，同时启动stopclock。这个C难以有效实现;一些老鼠抓地力更好，如果尾部突然被释放，如果他们觉得自己仍然支持，它们可能会握。标准点是一个秋天从酒吧，鼠标达到前年底列的酒吧之一，或时间，直到一个前爪触及一列。最大测试时间（截止时间）为30秒。

如果将鼠标失败来把握吧妥善第一次和这似乎是由于实验者的技术，而不是鼠标，尝试再次（后稍作休息，同时测试了另外一个或两个小鼠）和不记录在今年秋天。如果鼠标落在前5秒，这显然是不由于配售差由实验者，重复三次，试图得到一个> 5秒得分。如果> 5秒在第二次尝试，不要做第三个审判。采取的最好成绩为基准。鼠标反复无法支持> 5秒的成绩只有1。

如果三杆正在使用的版本，如果鼠标在此第2毫米bar成绩5就可以进行测试上较厚的酒吧，经过短暂的休息时间，而另外一个或两个小鼠进行测试。为2毫米bar为4和6毫米酒吧的评分系统是相同的，最终得分的累积总数。因此，一个鼠标，5分2毫米的酒吧，但下降后，从4毫米的酒吧13秒的成绩5 +3 = 8。

2.2.1

单杠得分：前两个间隔低于过去两年，因为一旦老鼠已经初步掌握了任务，他们不太可能回落：
之间1-5秒= 1
下降6-10秒= 2
在11-20秒之间下降= 3
在21-30秒之间下降= 4
后30秒= 5
酒吧的支持，而不配售前爪下降= 5

NB选用4和6毫米的酒吧是一个新的除了我们的协议中，我们还没有广泛与他们的经验。

2.3静态棒

将鼠标最广泛杆（鼻尖一个头的长度到底是理想的）的尽头。采取两项措施：定向时间（时间采取从起始位置朝货架方向180°）和过境时间（前往货架端（鼻超出10厘米从架子上的标志杆底）所花费的时间。

取向依赖于鼠标保持直立;如果事实颠倒低于杆紧贴，任意分配（为统计目的）的分数为120秒的最大取向。不要测试小棒，在途时间也变成最大值作为过渡直立鼠标显然是一个过渡，同时挂倒挂更好地协调。

取向后，如果鼠标落在或达到最大测试时间（任意地设定在120秒），没有S上的测试小光伏棒。用于统计目的的分配，分配小鼠下降，特别棒和后续的120，因为它假定他们会再次下跌，从较窄的杆。如果鼠标变成倒挂，也注意到这一事件，成功的过境以及方向，它必须保持直立杆。否则，分配给它的最高的得分。取出鼠标杆或跌倒后到达终点。

经过测试，在一杆鼠标回到家里笼休息，而测试另一个鼠标。然后将其放在下一个较小尺寸的杆，并再次以同样的方式进行测试。停止测试，如果超过5秒后，鼠标杆脱落。如果它掉下来了，在不到5秒替换它，并允许另一种尝试（如5秒内下降可能是由于被实验者故障配售），最多三项试验，并使用最好的结果。

2.4双杠

将鼠标在t他中心的两间酒吧，其纵轴垂直的酒吧，两个前爪应该是在一个酒吧，其他酒吧的两个后爪。杆数是类似于静态棒的。采取两种措施：所花费的时间，直至鼠标的方向90°至开始位置，其后到达的时间，直到它的端部支撑。如果鼠标变成倒挂，也注意到此事件。至于静态棒测试，必须达到的方向和过境不翻转，否则被分配的最大时间。合理健康的小鼠，这是罕见的下跌，在不到5秒，如果这确实发生，它可能是由于配售不佳。因此丢弃的结果，并重新测试鼠标。

Representative Results

预期结果

静态杆原本是用来监测亨廷顿氏病的进展，突变小鼠，带或不带环境富集在他们的家笼^14。铀浓缩计划大大推迟了上杆的延迟在起病后爪紧紧抱住它，一般的神经功能缺损的迹象，这是平行运动功能障碍的发病。

感染瘙痒病的小鼠表现出减少在单杠性能从第16周后喷射，在大鼠旋转运动检测从第18周，和静态棒从至少19周^，8（较早的测试没有执行）。 KATP通道亚基的Kir6.2的KO小鼠受损的静态杆和单杠，，但不的rotarod ^4。海马病变有任何措施不会影响运动能力^5，但129S2/Sv小鼠受损相对C57BL / 6株大鼠旋转运动和静态棒^3。 C57BL/10的小鼠也有较差的电机的性能比C57BL / 6小鼠^6，虽然没有作为129S2/Sv老鼠到相同的程度。

图1。小鼠旋转。