Abstract
أصبحت نماذج الماوس شعبية متزايدة في مجال علم الأعصاب السلوكي، وعلى وجه التحديد في دراسات السكتة الدماغية التجريبية. كنماذج مسبقا، فمن المهم وضع تدابير محددة لالسلوكية الحساسة الماوس. يصف هذا البروتوكول مهمة الحركية المهرة لاستخدامها في نماذج الماوس من السكتة الدماغية. باستا مصفوفة الوصول إلى وظائف العمل كما مقايسة السلوكية تنوعا والحساسة التي يسمح المجربون لجمع بيانات دقيقة والتلاعب بنتائج استخدام أطرافهم لتقليد الظواهر السريرية البشرية بما في ذلك استراتيجيات تعويضية (أي تعلمت عدم استخدام) وركز التدريب التأهيلية. عند دمجها مع أدوات تشريحي عصبي، تسمح هذه المهمة أيضا للباحثين لاستكشاف الآليات التي تدعم الانتعاش السلوكية وظيفة (أو عدمه) بعد السكتة الدماغية. مهمة على حد سواء بسيطة ومعقولة لإنشاء والسلوك، وتقدم مجموعة متنوعة من التدريب واختبار خيارات لأسئلة بحثية عديدة تتعلق فونتائج nctional بعد الاصابة. رغم أنها طبقت المهمة لنماذج الماوس من السكتة الدماغية، قد تكون مفيدة أيضا في دراسات أخرى نتائج وظيفية في نماذج إصابات الطرف العلوي.
Introduction
أصبحت نماذج الماوس شعبية متزايدة للبحوث السكتة الدماغية التجريبية يرجع ذلك جزئيا إلى الراحة والقدرة على تحمل التكاليف، فضلا عن توافر خطوط المعدلة وراثيا التي هي مناسبة لفي الجسم الحي التصوير بين التطبيقات الأخرى. مع هذه الزيادة في شعبية في نماذج تجريبية، والفائدة في وضع تقييمات السلوكية الحساسة من نتائج وظيفية بعد الاصابة ازداد أيضا 1-7. وضع بروتوكولات تدريب الحيوانات التي تحاكي كل من التأهيل والاستراتيجيات التعويضية المستخدمة من قبل الناجين من السكتات الدماغية الإنسان يحسن القدرة على ترجمة بنجاح النتائج من الدراسات على حيوانات التجارب لاستخدامها في العيادة 8. وقد أنشئت سابقا التدريب على المهارات الحركية على مصفوفة باستا الوصول إلى المهام (PMRT) بمثابة تقييم السلوكية الحساسة من نتائج المهارات الحركية التالية إهانة الدماغية من القشرة الحسية 3.
واحدة من الفائدة الأساسيق في السكتة الدماغية المخاوف البحوث إعادة التأهيل والتنمية وفهم الاستراتيجيات السلوكية التي تشجع على تحسين استرداد الدالة التالية الإهانة. حاليا، واستراتيجيات إعادة التأهيل في البشر يؤدي إلى انتعاش ناقصة 8. بالإضافة إلى ذلك، يجب إعادة تأهيل المعالجين مكافحة استراتيجيات التعويضية التي الناجين من السكتات الدماغية خلال تطوير الانتعاش التي قد تقوض قدرتها على استعادة وظيفة من الطرف المصاب (ق) بشكل كامل. على سبيل المثال، في أعقاب السكتة الدماغية من جانب واحد الذي يؤثر على وظيفة الطرف العلوي، والبشر يميلون لتطوير الاعتماد على هذه أطرافهم أقل تأثرا-9، 10. وفي الوقت ذاته تحسين قدرة الشخص على العمل في المدى القصير، وهذا تعلمت عدم استخدام الطرف المصاب قد تعوق قدرته الانتعاش في نهاية المطاف، كما هو موضح في النماذج الحيوانية 11-13. وقد ساعدت هذه النتائج في حيوانات لإبلاغ تطوير واستخدام العلاج الحركة التي يسببها القيد في البشر 14. النماذج الحيوانية هي مفيدة بشكلل لتحسين استراتيجيات إعادة التأهيل من خلال السماح للباحثين لاستكشاف آليات العصبية الحيوية التي أيد وتعزيز الانتعاش وظيفة. بالإضافة إلى كونه تقييما السلوكية فعالة وظيفة آخر السكتة الدماغية، وقد تم تأسيس PMRT بوصفه استراتيجية فعالة لتعزيز التأهيلية تحسين نتائج السكتة الدماغية الحسية الوظيفية التالية 15. ويمكن أيضا أن تستخدم لتقليد PMRT فعال عدم استخدام علم الطرف المصاب، وبالتالي تقديم نظرة ثاقبة التلاعب السلوكية التي قد تحسن الانتعاش وظيفية على الرغم الأولي الإفراط في الاعتماد على أطرافهم أقل تأثرا-13.
وقد وصفت بناء PMRT سابقا 3. لفترة وجيزة، وتتكون الغرفة من الوصول إلى أربعة جدران زجاجي (20 سم، 15 سم، و 8.5 سم) مع كبار فتح وأسفل. هناك شق المركز (13 سم و 5 ملم واسعة) تمتد من قاعدة السفلي من الجدار الأمامي من الحجرة التي تخدمكما الفتحة ليصل إلى (الشكل 1A). مصفوفة المعكرونة هو كتلة من البلاستيك الثقيلة (8.5 سم، 5 سم، و 1.5 سم) مع ثقوب قطرها 1 مم حفر تماما من خلال عمق الكتلة. وهناك ما مجموعه 260 الثقوب، ابتداء 2 ملم من نافذة التوصل مع 2 مم بين كل ثقب (الشكل 1B). تم تصميم مصفوفة المعكرونة بحيث الجافة، وقطع المعكرونة موجه عموديا من خلال توسيع عمق كامل للمرحلة مصفوفة مع ما يقرب من نصف قطعة المعكرونة عرضة للخطر. يجب أن تقطع قطعة من البلاستيك القابلة للإزالة النفقات العامة أو البطاقات لحجم ومسجلة بشكل آمن على الجانب السفلي من المصفوفة. هذا يمنع قطع المعكرونة من سقوطه من المصفوفة أثناء النقل ويسمح لسهولة إزالة من قطع المعكرونة مكسورة.
وPMRT هو فحص السلوكية تنوعا والحساسة التي يسمح المجربون لجمع بيانات دقيقة والتلاعب بنتائج استخدام أطرافهم لتقليد الظواهر السريرية. باعتبارها س السلوكيةutcome التدبير، وPMRT يسمح المجربون لجمع البيانات السلوكية التي تعكس بدقة أكبر فعالية استراتيجية إعادة التأهيل مما يفعل المقاييس التقليدية للحجم احتشاء 3، 16. والتلاعب السلوكية، وPMRT يسمح المجربون للسيطرة على استخدام الطرف العلوي في الفئران في لكي تحاكي التجارب السريرية لإعادة التأهيل (أي التدريب الطرف المصاب) أو عدم استخدام علمت (أي تدريب أطرافهم أقل تضررا). عند دمجها مع أساليب تشريحي عصبي، ويوفر PMRT الباحثين فرصة لاستكشاف الآليات التي تدعم الانتعاش السلوكية وظيفة أو اللدونة مهايئ التالية التعويضية استخدام أطرافهم بعد السكتة الدماغية. وPMRT يمكن تطبيقها لمزيد من نماذج الفئران الأخرى من إصابات الدماغ وضعف الطرف العلوي، مثل إصابات الدماغ. ميزة أخرى من PMRT هو القدرة على تحمل التكاليف. المعدات اللازمة للقيام بهذه المهمة يمكن بناؤها بشكل معقول إلى حد ما في المنزل، وجمع البيانات لالا تتطلب كمية كبيرة من الفضاء أو الموارد المالية، والمهمة بسيطة بما فيه الكفاية لطلاب المرحلة الجامعية لجمع البيانات بشكل موثوق. علاوة على ذلك، PMRT حساسة للعجز السلوكية حتى الصغيرة 3، 13. يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة وفعالة لتقييم السيارات تعلم المهارات، وتعزيز الانتعاش بعد الاصابة السلوكية، وتقليد الظواهر عدم استخدام المستفادة في نموذج الفئران التي أنشئت من السكتة الدماغية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
الأساليب التالية وفقا للبروتوكولات المعتمدة من قبل جامعة تكساس في أوستن، وإلينوي وسلن رعاية الحيوان واستخدام اللجان. فمن المستحسن أن الباحثين إما ارتداء القفازات أو اتخاذ الاحتياطات المناسبة (غسل اليدين قبل وبعد) عند الانخراط في التدريب السلوكي مع أي حيوان المختبر. يجب إرتداء قفازات عند التعامل مع الحيوانات استعدادا لوأثناء الجراحة.
1. التعويد والغذاء تقييد
ملاحظة: كما PMRT مهمة مشهي، فإنه مفيد للحد من كمية وتوقيت تغذية قبل بداية التدريب من أجل تحفيز الاستجابة ومنع الوصول إلى الشبع من خلال دورات تدريبية.
- مكان الفئران على الجدول الزمني للتغذية يقتصر تبدأ في 1 على الأقل أسبوع قبل بداية التدريب المهمة. وزن كل فأر قبل بداية تقييد الغذائية لإقامة الأوزان التغذية الحرة، والتي تتحدد على النحو الالأوزان (ه) من كل حيوان في اليوم الأول من التغذية مقيدة.
- إطعام الفئران مرة واحدة يوميا، مع كل المتلقي الماوس ~ 2.5 غرام من القوارض تشاو قياسية في اليوم (على سبيل المثال، إذا كان هناك 4 فئران يضم في القفص، سوف القفص على 10 غرام من الغذاء اليومي). ضمان يحدث التغذية في نفس الوقت كل يوم، ويفضل في الوقت الذي من المتوقع أن تختتم دورات تدريبية يوميا.
- وزن الحيوانات بانتظام لضمان عدم وجود الماوس يفقد أكثر من 10٪ من وزنه التغذية المجانية الخاصة بهم. ملاحظة: ضبط كميات الطعام اليومية وفقا لذلك لتشجيع الحفاظ على الوزن المناسب. اكتساب الوزن الفئران عادة عند استحقاقها، حتى مع الفئران تظل ثابتة تقييد الغذاء على تقييد الغذاء لمدة PMRT التدريب / التقييم.
- تعرض الحيوانات إلى قطع أصغر من المعكرونة (خفض إلى 1.6 سم) في قفص وطنهم عدة مرات قبل التدريب من أجل التغلب على ردود رهوب الجديد. ملاحظة: عادة 5-10 أيام من التعرض كافية، مع حوالي 4 قطع في الماوس ال Øدائرة التنمية الاقتصادية في كل رضاعة.
- قطع قطعة المعكرونة لحجم (3.2 سم) باستخدام شفرة حلاقة. ملاحظة: من المستحسن أن وجود فائض من قطع المعكرونة يتم قطع قبل بداية التدريب لهذا اليوم والقطع غير مستخدمة تخزينها في وعاء محكم. يستخدم كابيليني المعكرونة لملء المصفوفة. ماركات مختلفة من المعكرونة كما تختلف في الملمس وقطر، والتي يمكن أن تؤثر على استقرار المعكرونة في المصفوفة أو مقدار القوة اللازمة لالفئران لكسر المعكرونة، فمن المستحسن أن DeCecco العلامة التجارية المعكرونة استخدامها في جميع أنحاء التدريب والاختبار.
- وضع غير مطبوخة قطعة كابيليني المعكرونة في المصفوفة المعكرونة، وملء كل الثقوب المتاحة في مصفوفة (الشكل 1A).
- روض الفئران الى غرفة الاختبار مع مصفوفة المعكرونة كاملة وضعت أمام (الشكل 1A) وعدة قطع من المعكرونة لتناول الطعام في الجزء السفلي من غرفة الاختبار. روض الفئران لمدة 3 دورات 5-10 دقيقة. ملاحظة: يجب عدم تشجيع الفئران للوصول إلى المعكرونة خلال habituaالتدريب نشوئها. عادة ما تبدأ الفئران لتظهر الفائدة في المعكرونة تقع خارج الغرفة التوصل عن طريق استنشاق في ذلك من خلال الفتحة. فمن الممكن لروض اثنين من زملائه في قفص في غرفة واحدة إذا رغبت، ولكن يجب أن تكون على شكل الفئران وتدريبهم بشكل فردي. يجب تنظيف جميع الأسطح مع الايثانول 70٪ أو مماثلة، حل تعقيم آمنة قبل وبعد وضع كل حيوان في الجهاز السلوكية.
2. تشكيل لريتش
- تحديد الطرف المفضل لكل حيوان من خلال تشكيل تصل إلى أكثر من 3-5 تشكيل محاكمات مرة واحدة يوميا. تسمح الفئران للوصول لمدة 10 دقيقة أو ما مجموعه 10 مرات، والذي يحدث أولا.
- وضع الفئران بشكل فردي في غرفة الاختبار مع مصفوفة المعكرونة كاملة أمام الغرفة كما هو الحال في التدريب التعود (الشكل 1A).
- تسجيل عدد من الروافد مع كل الأطراف، تدل على عدد من الروافد مع الحق وترك أطرافه بشكل منفصل. تعريف متناول امتدادامن أطرافهم من خلال فتحة صولهم إلى هذا أن يكسر معصم الطائرة للغرفة؛ فإنه ليس من الضروري لتصل إلى أن تكون موجهة نحو أو اجراء اتصالات مع المعكرونة.
- عقد عدة قطع من المعكرونة فقط داخل غرفة من خلال الفتحة وصولا الى تشجيع الفئران التي تحجم عن الوصول إليها. رسم قطعة من المعكرونة عندما يظهر الماوس الفائدة (على سبيل المثال استنشاق، والعض)، وبالتالي تشجيعهم على التوصل بعد قطع المعكرونة تتراجع. إذا كانت الفئران لا تظهر في البداية في مصلحة المعكرونة الجافة، ثم تبلل قطعة نصائح من المعكرونة في كوب صغير من الماء الدافئ لجعلها أكثر قبولا.
- تحديد تفضيل أطرافهم عندما يسلك ماوس ما لا يقل عن 70٪ من الروافد حياتهم اليومية مع أحد أطرافه واحدة. لا المبالغة في شكل حيوانات، وهذا يمكن أن تحد من كمية التعلم وحظ خلال جزء المهام التوصل تدريب 17. بدء التدريب PMRT مرة واحدة تتشكل الفئران. ملاحظة: يمكن التدريب التي حالما NEXر اليوم، وإنما هو أيضا مقبول إلى الانتظار عدة أيام بين تشكيل وإجراءات التدريب.
3. الوصول إلى التدريب
- قطار الفئران مرة واحدة يوميا قبل الإهانة من أجل إقامة الكفاءة على PMRT. ملاحظة: يتكون كل محاكمة بحد أقصى 15 دقيقة أو 100 الروافد عدها من قبل المراقب (الناجحة وغير الناجحة)، أيهما يحدث أولا. ويتم تدريب الفئران للوصول فقط مع الطرف المفضل لديهم. سوف يتسامح مع الفئران محاكمتين في اليوم الواحد إذا كان المطلوب نموذج التدريب أكثر كثافة 18.
- وضع الفئران في غرفة الاختبار مع مصفوفة نصف كاملة وضعت أمام (الشكل 1B). قطار الفئران للوصول فقط مع الطرف المفضل لديهم عن طريق ملء فقط الجانب المقابل من المصفوفة إلى الطرف المفضل منذ الفئران تصل عبر خط الوسط من الجسم. ترك جزء من المصفوفة المقابلة لأطرافهم unpreferred شاغرة من أجل تثبيط محاولات الوصول مع هذا الطرف (الذي لن يكون قuccessful لأنهم لا يستطيعون الوصول إلى المعكرونة) وتشجيع التوصل فقط مع الطرف المفضل.
- وضع كمية صغيرة من الضغط على المعكرونة أثناء وجوده في المصفوفة لمساعدة الفئران كسر قطعة بنجاح من خلال دورات تدريبية في وقت مبكر. لا كسر قطعة المعكرونة للفأر. تحقيق ذلك من خلال عقد واحد أو قطعتين المعكرونة وراء بخفة وعمودي على هدف الوصول إلى المقصود. هذه كمية صغيرة من الدعم يساعد على استقرار المعكرونة رقيقة، والتي هي مرنة للغاية وصعبة بالنسبة للفئران لفهم لأنها في البداية تعلم المهمة.
- تسجيل عدد من الروافد، عدد من الروافد ناجحة، ومواقع الروافد ناجحة. الروافد الناجحة تتطلب الماوس لتصل من خلال فتحة، والاستيلاء على قطعة من المعكرونة، وكسر قطعة المعكرونة لإزالته من المصفوفة. ملاحظة: يجب أن لا يتم استبدال قطعة المعكرونة في المصفوفة حتى بعد إنهاء المحاكمة. في التدريب في وقت مبكر، سوف الفئران لا كسر العديد من القطع المعكرونة.
- قطار الفئران على PMRT إلى الإتقان، والتي تعرف بأنها لا يقل عن 3 أيام (وحتى 5 أيام) من أداء ثابت (كسر لا يقل عن 9 قطع من المعكرونة مع ما لا يزيد عن 2 أكثر أو أقل قطعة خلال الأيام). وعادة ما يستغرق ما بين 15-20 يوما لتدريب الفئران الشباب البالغين لإتقان.
4. تدريب أطرافهم المتضررة أقل،
- تدريب أطرافهم أقل تأثرا (أي الطرف unpreferred قبل العملية) التي تبدأ بعد أربعة أيام من إهانة الدماغية إلى القشرة الحركية المقابل إلى أطرافه التوصل فضل (انظر الشكل 2 توضيحات بشأن الأطراف المتضررة / المفضل وless-affected/unpreferred) . إدارة جلسات 15 دقيقة أو التدريب 100-متناول مرة واحدة يوميا.
- إزالة العمود الأول من المعكرونة (أي العمود الرأسي الأكثر وسطي يمتد من الفتحة الوصول) في الأسبوع الأول من التدريب أطرافهم أقل تضررا من أجل ضمان أن تصل في وقت مبكر مع الطرف المصاب لم تكن ناجحة.
- تشجيع التوصل مع الطرف أقل تضررا من خلال تعزيز تمديد هذه الأطراف من خلال فتحة المدى. عند الفئران تمديد أطرافهم أقل تأثرا في الأيام القليلة الأولى من مكان التدريب صغيرة (1/2 قطعة) من المعكرونة على الأرض من الغرفة التوصل بغض النظر عن وجود أو عدم وصول غير ناجحة.
- الاعتماد فقط تلك الروافد المصنوع من أطرافهم أقل تضررا لنحو متناول مجموع 100. لا تعول محاولات ماكرة مع الطرف المصاب تجاه عدد من الروافد.
- العودة العمود الرأسي الأكثر الإنسي من المعكرونة إلى المصفوفة بعد 7 ايام الاولى من التدريب أطرافهم أقل تضررا.
- تسجيل عدد من الروافد، عدد من الروافد ناجحة، ومواقع التالىالروافد essful. ملاحظة: يمكن تحليل هذه البيانات لمراقبة الاختلافات في أنماط التوصل مع الطرف أقل تضررا، ولكن لم يبلغ عنها سابقا.
5. الوصول إلى تحليل
تحديد أثر أقل المتضررين من استخدام أطرافهم على استعادة وظيفة من الطرف المصاب من خلال تقييم الطرف المصاب على المهمة التالية PMRT التدريب أطرافهم أقل تضررا. يحدث هذا التقييم بعد العدد المطلوب من أيام التدريب أطرافهم أقل المتضررين كاملة (عادة 14 يوما).
- وضع مصفوفة أمام الغرفة، الموجهة نحو مماثل لإجراءات التدريب (أي مع النصف المقابل من المصفوفة إلى الطرف المفضل شغل). ملاحظة: هذا يفرض الفئران للوصول بهم مع المتضررين (ويفضل سابقا) أطرافهم.
- تسجيل عدد من الروافد، عدد من الروافد ناجحة، ومواقع الروافد ناجحة للمقارنة مع مستويات الأداء قبل السكتة الدماغية. لا تحقيق أداءالطرف المصاب أثناء التدريب أطرافهم أقل تضررا مثل هذه التحقيقات أطرافهم المتضررة قد تعمل على النحو الدورات التدريبية التي يمكن أن تؤثر التعافي من الطرف المصاب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وينبغي أن تتضمن النتائج من تحليل PMRT عدد القطع المعكرونة مكسورة ونمط الروافد ناجحة. النتائج من الفئران مع الآفات القشرية الحسية تشير إلى أن إهانة الدماغية يؤثر على كل من عدد من الروافد الناجحة فضلا عن أنماط المتناول المادي و3، 19، كما هو موضح في الشكل 3A. ويمكن ملاحظة التغييرات نمط ممثل في الشكل 3B. وأظهرت قدرة PMRT لتقليد آثار عدم استخدام المستفادة في الفئران عن طريق الانتعاش ضعف في الطرف المصاب بعد تدريب أطرافهم أقل المتضررين 13، 20، ونتيجة لذلك، يتم تحليل فقط الروافد ناجحة مع الطرف المصاب. النتائج من الفئران مع الآفات الدماغية إلى القشرة الحسية تشير إلى أن أسبوعين من التدريب أطرافهم أقل تأثرا التالية السكتة الدماغية يضعف استخدام الطرف المصاب لمدة سبعة أيام على الأقل 13. كما هو موضح في الشكل (4)، والفئران التي تتلقى أقل تضررا أطرافهم رتمطر لمدة 15 يوما بعد إهانة الدماغية من جانب واحد يحمل أقل المحاولات الناجحة متناول أكثر من سبعة أيام من تقييم الطرف المصاب. الفئران التي تتلقى أي تدريب (التحكم) لمدة 15 يوما التالية الجلطات الدماغية على التعافي القدرة على استرداد بنجاح قطع المعكرونة مع سبعة أيام من تقييم الطرف المصاب. وقد وجد هذا التأثير أن يستمر مع ما يصل الى 28 يوما من تقييم لاحقة الطرف المصاب بعد تدريب أقل تأثرا-20.
ويمكن أيضا أن PMRT استخدامها لتقييم التغييرات النوعية في الوصول كما تم درس في الفئران مع بيليه واحد ليصل إلى 21 مهمة. سيكون هذا التقييم، والتي لم يتم حتى الآن أجريت على الفئران، تتطلب تحليل منهجي من الروافد مسجلة على شريط فيديو في PRMT.
الشكل 1. مصفوفة باستا التوصل المواد المهمة. (A). خلال تشكيل، يتم تعبئة مصفوفة كامل مع المعكرونة. ومع ذلك، وخلال التدريب متناول المهرة من الطرف المصاب أو أقل تضررا شغل نصف فقط من المصفوفة. هذا يتطلب الماوس للوصول إلى جميع أنحاء الجسم مع أحد أطرافه واحد (على سبيل المثال، يفضل أطرافهم أثناء التدريب قبل العملية) (B). يتم طبع الصور مع الحاضر إذن 3.
الشكل 2. تتأثرالثانية أطرافه أقل تضررا. يمكن التلاعب PMRT لإشراك إما المتضررة أو أطرافهم أقل تضررا. التلوين سوداء صلبة يشير أطرافه المفضل / المتضررين في الصورتين الأولى وأطرافهم أقل تضررا في الصورة الثالثة. هذا الرسم يساعد على إظهار أطراف المتضررة وأقل تأثرا في إشارة إلى الطرف المفضل.
يتم عرض الرقم 3. الوصول الممثل أنماط مع الطرف المصاب. الوصول إلى أنماط من الفئران قبل وبعد إهانة الدماغية من جانب واحد من القشرة الحسية قبالة الطرف المفضل (A). الأمامي يدل على قطع المعكرونة تقع إلى على نحو متزايد أمام الماوس، في حين الوحشي يدل قطع المعكرونة تقع بشكل متزايد إلى جانب الماوس. ويمكن ملاحظة التغييرات نمط ممثل في
الشكل 4. نتائج الممثل التدريب أقل المتضررين من أطرافهم على نتائج الطرف المصاب. تدريب أطرافهم أقل تضررا لمدة 15 يوما التالية إهانة الدماغية من جانب واحد من القشرة الحسية يضعف نتائج وظيفية في الطرف المصاب، ومنع الانتعاش وظيفية. وطبع هذا الرقم بإذن 13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
وPMRT يمثل، بطريقة بسيطة الكمي لتقييم الأداء ليصل إلى المهرة في الفئران. على الرغم من مضيعة للوقت، فمن الممكن للطلاب الجامعيين عديم الخبرة في السابق لتدريبهم على جمع بيانات موثوقة وقابلة للتكرار مع دورات تدريبية سوى عدد قليل. المهمة حساسة بما يكفي لقياس حتى تغييرات طفيفة في الماوس أداء المهارات الحركية التالية إهانة الدماغية 3، 13، 15، وعددا من الدراسات يستشهد العجز على المدى الطويل مع مجموعة متنوعة من بروتوكولات تدريب 15 و 20 و 22. لأنه هو المهمة من جانب واحد، فإنه يمكن أيضا أن تستخدم لإملاء الطرف الذي الفئران تنفيذ المهمة. هذه الميزة من PMRT يسمح لها أن تكون فعالة في دراسات كل من اللدونة العصبية السلوكية والتكيف التالية إهانة فضلا عن التغيرات غير القادرة على التأقلم والتعويضية التي تحدث مع الاعتماد تعلمت على أطرافهم أقل تضررا. المهمة يفسح المجال أيضا لدراسات استخدام أطرافهم باليدين، والتي تم التحقيق فيها في نماذج الفئران ولكن ليس بريهمستديم في الماوس 23.
الجوانب الأكثر أهمية من البروتوكول الحالي وتشمل: تحديد بدقة الطرف المفضل قبل التدريب، وتدريب الفئران على الكفاءة على المهمة الحركية المهرة قبل الاصابة، والتحول الفئران من طرف المفضل / المتضررة التوصل إلى unpreferred / أطرافهم أقل تأثرا المدى في الأسبوع الأول من التدريب بعد الجراحة. لتحديد بدقة الطرف المفضل قبل التدريب من المهم أن تسمح الفئران للوصول إلى المعكرونة في مصفوفة كاملة خلال تشكيل. ينبغي تشجيع الفئران للوصول، ولكن لا ينبغي أن يكافأ عن الروافد، والتي قد تحيز غير مقصود مع الطرف التي يصلون إليها. جلسات تشكيل ليست تدريب الدورات، وبالتالي الفئران لا ينبغي تشجيع خصيصا لكسر قطعة المعكرونة، يكافأ للوصول إلى السلوك، أو التوصل إلى عدد كبير من المرات في الدورة الواحدة 3. من المهم أيضا أن الفئران اكتساب المهارات الحركية قبل ذلك إهانة الدماغية ربيانات دقيقة قبعة يمكن جمعها فيما يتعلق بآثار سواء المتضررة وأقل تأثرا التدريب أطرافهم بعد الإصابة، وكذلك للسماح الكمي المناسبة من العجز الأولي بعد الاصابة. ويقترح ما لا يقل عن 15 يوما من التدريب قبل العملية (باستثناء تشكيل) لضمان الاستحواذ على المهمة. وهناك قاعدة جيدة من التجربة هو التأكد من أن الحيوانات تتماشى في أدائها، وبالتالي اظهار أداء مستقر عبر ما لا يقل عن 3-5 أيام تدريب. وهذا يمكن أن يتحقق من خلال أفضل برسوم بيانية وبيانات الوصول قبل العملية لكل حيوان لمراقبة بصريا أنماط النجاح. إذا ظهر أداء مقارب خلال 3-5 أيام (أي تختلف من أقل من 2 الاسترجاع ناجحة عبر أيام)، فمن الأسلم أن نفترض أن هذا الحيوان قد اكتسبت بما فيه الكفاية المهمة. وعادة ما تصل الفئران مستوى مقارب للنجاح ~ 11 قطعة، ولكن مع تمديد (أشهر) التدريب يمكن أن تصل تدريجيا مستويات نجاح ~ 14 قطعة 24. أخيرا، وخصوصا مع relatiالآفات الصغيرة vely 13، 20، قد يستمر الفئران في محاولة التوصل مع الطرف المصاب في التدريب أطرافهم أقل تضررا في وقت مبكر. فإنه من المفيد لإزالة العمود الأول من المعكرونة من المصفوفة خلال 7 ايام الاولى من التدريب أطرافهم أقل تضررا لتثبيط هذا السلوك. قد تكون الفئران قادرة على كسر أول عدة قطع من المعكرونة مع الأطراف المتأثرة بهم إذا كان نصف مصفوفة كاملة تستخدم، وهذا النجاح سوف تزيد من تشجيع الطرف المصاب الوصول على الرغم من عدم القدرة على استرداد بنجاح قطعة وراء هذه القليلة الأولى. خلال الأسبوع الأول من التدريب أطرافهم أقل تضررا، فإن العدد الإجمالي من الروافد المتضررة يمكن قياسها كميا، ولكن عدد من فواصل الناجحة لا تكون غنية بالمعلومات. كما ذكر أعلاه، ويتم تحليل ناجحة فقط الروافد الطرف المصاب لتفسير البيانات. لمزيد من تشجيع الأطراف أقل المتضررين الوصول، فإنه من المفيد لتوفير الصغيرة (½ الحجم) قطع المعكرونة ومكافآت للمحاولة الروافد مع أطرافهم أقل تضررا. هذه العلاقات العامةactice عادة ما يكون ضروريا ل2-3 أيام الأولى من أقل المتضررين من التدريب أطرافهم، وعند هذه النقطة الفئران إتقان إلى التوصل مع الطرف أقل تأثرا وسيبدأ بنجاح كسر واسترجاع قطعة المعكرونة.
يمكن جمع البيانات السلوكية على الفئران أن تكون فعالة ومجزية، ولكن من المهم أن نتذكر أن الفئران ليست الفئران الصغيرة. لديهم مزاجه فريدة من نوعها وذخيرة السلوكية التي ينبغي النظر فيها لمهام سلوكية. باستخدام التعامل معها بشكل جيد، ترويض الفئران يزيد جمع البيانات السلوكية الناجحة. ينصح عدة أسابيع من معالجة العادية. بالإضافة إلى ذلك، الفئران تتطلب في بعض الأحيان "التركيز" أثناء التدريب السلوكية. فإنه من المفيد أن الفرشاة بلطف قطعة المعكرونة في المصفوفة لجعل الضوضاء متميزة أن الفئران الرد على. قد يكون من المفيد أيضا لتنظيف بلطف داخل فتحة المدى.
يصف البروتوكول الحالي مهمة السلوكية الحساسة لجمع سو المهرة يصل إلى البيانات في الفئران بعد السكتات الدماغية الإقفارية الصغيرة. العاهات الحركية هي من بين العواقب الأكثر شيوعا والمزمنة من السكتة الدماغية 25، 26، وبالتالي فهي محور عدد من مختبرات بحوث العلوم الأساسية (على سبيل المثال، 27-32). المهام التوصل الماهرة هي الاختبارات الأكثر استخداما من استخدام forelimb حاذق في القوارض، وتاريخيا غالبا ما تستخدم في نماذج الفئران من الإصابة (على سبيل المثال، 11، 19، 28، 33)، على الرغم من استخدامها في نماذج الماوس أصبحت متكررة جدا 34، 35. تطبيق المهام التوصل المهرة في الفئران، مثل PMRT، ويسمح لنماذج الماوس محسنة من السكتة الدماغية 3 وبالتالي أفضل متعدية المحتملة لهذه التجارب العلمية الأساسية. بسبب أسعارها، والأدوات الجينية المتاحة، وانتشارها في المختبرات العصبية الحيوية، والفئران هي أدوات هامة في دراسة آليات السكتة الدماغية والانتعاش. توافر التلاعب السلوكية عشرفي تقييم بحساسية الأداء الحركي، ويمكن استخدامها لاستراتيجيات إعادة التأهيل، ويمكن أن تحاكي الاستجابات التعويضية الإنسان يمتد تطبيق نموذج الفأر. الأساليب الموصوفة في هذا البروتوكول يمكن بالتأكيد مزيد من الصقل وتوسيعه ليشمل نماذج إصابة الماوس الأخرى، بما في ذلك إصابات في الدماغ، ودراسات استخدام أطرافهم باليدين التالية إهانة ودراسات الآليات العصبية التي فرعية خدمة ودعم الانتعاش وظيفية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reaching chamber | Reaching chambers are made in house with Plexiglas | ||
| Pasta matrix block | The Pasta matrix box is made in house using a heavy plastic block | ||
| Capellini pasta | DeCecco | DeCecco brand capellini pasta can be purchased in a grocery store or through an online retailer such as Amazon |
References
- Branchi, I., Ricceri, L. Transgenic and knock-out mouse pups: the growing need for behavioral analysis. Genes Brain and Behavior. 1 (3), 135-141 (2002).
- Bucan, M., Abel, T. The mouse: Genetics meets behaviour. Nature Reviews Genetics. 3 (2), 114-123 (2002).
- Tennant, K. A., Jones, T. A. Sensorimotor behavioral effects of endothelin-1 induced small cortical infarcts in C57BL/6 mice. J. Neurosci. Methods. 181 (1), 18-26 (2009).
- Tennant, K. A., et al. The organization of the forelimb representation of the C57BL/6 mouse motor cortex as defined by intracortical microstimulation and cytoarchitecture. Cerebral Cortex. 21 (4), 865-876 (2011).
- Zhang, L., et al. A test for detecting long-term sensorimotor dysfunction in the mouse after focal cerebral ischemia. J. Neurosci. Methods. 117 (2), 207-214 (2002).
- Li, X. L., Blizzard, K. K., Zeng, Z. Y., DeVries, A. C., Hurn, P. D., McCullough, L. D. Chronic behavioral testing after focal ischemia in the mouse: functional recovery and the effects of gender. Exp. Neurol. 187 (1), 94-104 (2004).
- Bouet, V., Freret, T., Toutain, J., Divoux, D., Boulouard, M., Schumann-Bard, P. Sensorimotor and cognitive deficits after transient middle cerebral artery occlusion in the mouse. Exp. Neurol. 203 (2), 555-567 (2007).
- Krakauer, J. W., Carmichael, S. T., Corbett, D., Wittenberg, G. F. Getting Neurorehabilitation Right: What Can Be Learned From Animal Models. Neurorehabil. Neural Repair. 26 (8), 923-931 (2012).
- Taub, E., Uswatte, G., Mark, V. W., Morris, D. M. M. The learned nonuse phenomenon: implications for rehabilitation. Europa Medicophysica. 42 (3), 241-256 (2006).
- Taub, E. Harnessing brain plasticity through behavioral techniques to produce new treatments in neurorehabilitation. Am. Psychol. 59 (8), 692-704 (2004).
- Allred, R. P., Maldonado, M. A., Hsu, J. E., Jones, T. A. Training the "less-affected" forelimb after unilateral cortical infarcts interferes with functional recovery of the impaired forelimb in rats. Restorative Neurol. Neurosci. 23 (5-6), 297-302 (2005).
- Allred, R. P., Jones, T. A. Maladaptive effects of learning with the less-affected forelimb after focal cortical infarcts in rats. Exp. Neurol. 210 (1), 172-181 (2008).
- Kerr, A. L., Wolke, M. L., Bell, J. A., Jones, T. A. Post-stroke protection from maladaptive effects of learning with the non-paretic forelimb by bimanual home cage experience in C57BL/6 mice. Behav. Brain Res. 252, 180-187 (2013).
- Taub, E., et al. Method for enhancing real-world use of a more affected arm in chronic stroke: transfer package of constraint-induced movement therapy. Stroke. 44 (5), 1383-1388 (2013).
- Tennant, K. A., et al. Age-dependent reorganization of peri-infarct "premotor" cortex with task-specific rehabilitative training in mice. Neurorehabilitation and Neural Repair. , (2014).
- Binkofski, F., Seitz, R. J., Hacklander, T., Pawelec, D., Mau, J., Freund, H. J. Recovery of motor functions following hemiparetic stroke: A clinical and magnetic resonance-morphometric study. Cerebrovascular Diseases. 11 (3), 273-281 (2001).
- Xu, T., et al. Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories. Nature. 462 (7275), 915-919 (2009).
- Bell, J. A., Wolke, M. L., Ortez, R. C., Jones, T. A., Kerr, A. L. The effects of training intensity on functinal outcome following unilateral ischemic insult of sensorimotor cortex in C57BL/6 mice. Society for Neuroscience Annual Convention. , (2012).
- Ballermann, M., Metz, G. A. S., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats. J. Neurosci. Methods. 106 (1), 39-45 (2001).
- Cheffer, K. A., Kerr, A. L. Effects of "good" limb training on long-term rehabilitation of motor function following ischemic stroke in C57BL/6 mice. Society for Neuroscience Annual Convention. , (2013).
- Alaverdashvili, M., Whishaw, I. Q. A behavioral method for identifying recovery and compensation: hand use in a preclinical stroke model using the single pellet reaching task. Neurosci. Biobehav. Rev. 37 (5), 950-967 (2013).
- Rosenzweig, S., Carmichael, S. T. Age-dependent exacerbation of white matter stroke outcomes: a role for oxidative damage and inflammatory mediators. Stroke. 44 (9), 2579-2586 (2013).
- Allred, R. P., Cappellini, C. H., Jones, T. A. The "good" limb makes the "bad" limb worse: experience-dependent interhemispheric disruption of functional outcome after cortical infarcts in rats. Behav. Neurosci. 124 (1), 124-132 (2010).
- Tennant, K. A., et al. Skill learning induced plasticity of motor cortical representations is time and age-dependent. Neurobiol. Learn. Mem. 98 (3), 291-302 (2012).
- Mathers, C. D., Boerma, T., Fat, D. M. Global and regional causes of death. Br. Med. Bull. 92 (1), 7-32 (2009).
- Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics--2013 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 127 (1), (2013).
- Clarke, J., Mala, H., Windle, V., Chernenko, G., Corbett, D. The Effects of Repeated Rehabilitation "Tune-Ups" on Functional Recovery After Focal Ischemia in Rats. Neurorehabil. Neural Repair. 23 (9), 886-894 (2009).
- Adkins, D. L., Voorhies, A. C., Jones, T. A. Behavioral and neuroplastic effects of focal endothelin-1 induced sensorimotor cortex lesions. Neuroscience. 128 (3), 473-486 (2004).
- Bryant, A., Bernier, B., Jones, T. A. Abnormalities in skilled reaching movements are improved by peripheral anesthetization of the less-affected forelimb after sensorimotor cortical infarcts in rats. Behav. Brain Res. 177 (2), 298-307 (2007).
- Whishaw, I. Q., Coles, B. Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: Postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions. Behav. Brain Res. 77 (1-2), 135-148 (1996).
- Whishaw, I. Q., Dringenberg, H. C., Pellis, S. M. Spontaneous Forelimb Grasping in Free Feeding by Rats - Motor Cortex Aids Limb and Digit Positioning. Behav. Brain Res. 48 (2), 113-125 (1992).
- Horie, N., Maag, A., Hamilton, S. A., Shichinohe, H., Bliss, T. M., Steinberg, G. K. Mouse model of focal cerebral ischemia using endothelin-1. J. Neurosci. Methods. 173 (2), 286-290 (2008).
- Maldonado, M. A., Allred, R. P., Felthauser, E. L., Jones, T. A. Motor skill training, but not voluntary exercise, improves skilled reaching after unilateral ischemic lesions of the sensorimotor cortex in rats. Neurorehabil. Neural Repair. 22 (3), 250-261 (2008).
- Clarkson, A. N., Lopez-Valdes, H. E., Overman, J. J., Charles, A. C., Brennan, K. C., Carmichael, S. T. Multimodal examination of structural and functional remapping in the mouse photothrombotic stroke model. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 33 (5), 716-723 (2013).
- Liu, Z., Chopp, M., Ding, X., Cui, Y., Li, Y. Axonal remodeling of the corticospinal tract in the spinal cord contributes to voluntary motor recovery after stroke in adult mice. Stroke. 44 (7), 1951-1956 (2013).
