Abstract
מודלים העכבר הפכו פופולריים יותר ויותר בתחום מדעי המוח התנהגות, ובמיוחד במחקרים של שבץ ניסיוני. כפי מראש דגמים, חשוב לפתח אמצעים התנהגותיים רגישים ספציפיים לעכבר. הפרוטוקול הנוכחי מתאר משימה מוטורית מיומנת לשימוש במודלים של עכברים של שבץ מוחי. פסטה מטריקס להגיע לפונקציות המשימה כassay התנהגותי תכליתי ורגיש המאפשר הנסיינים כדי לאסוף נתונים תוצאה מדויקים ולתפעל שימוש איבר לחקות תופעות קליניות בבני אדם, כולל אסטרטגיות מפצות (כלומר, למד אי שימוש) והתמקדתי אימון שיקומי. בשילוב עם כלים neuroanatomical, משימה זו גם מאפשרת לחוקרים לחקור את המנגנונים התומכים בהתאוששות התנהגותיים של פונקציה (או היעדרה) בעקבות שבץ מוחי. המשימה היא פשוטה ונוחה להתקנה ולהתנהגות, המציעה מגוון של אפשרויות הדרכה ובחינות לשאלות מחקר רבות הנוגעות לפותוצאת nctional בעקבות פציעה. למרות המשימה הוחל על מודלים עכבר של שבץ, זה יכול להיות גם מועיל במחקרים של תוצאה תפקודית במודלים של פגיעה בגפיים העליונים אחרים.
Introduction
מודלים העכבר הפכו פופולריים יותר ויותר למחקר שבץ ניסיוני נובעת בחלקו הנוחות שלהם והמחיר הסביר, כמו גם הזמינות של קווים מהונדסים המתאימים בתחום ההדמיה vivo בין יישומים אחרים. עם זה גדל פופולריות במודלים ניסיוניים, העניין בפיתוח ערכות התנהגותיות רגישות של תוצאה תפקודית בעקבות פציעה גדל גם 1-7. הפיתוח של פרוטוקולי אימון בעלי חיים המחקים את שני שיקום ואסטרטגיות פיצוי בשימוש על ידי ניצולי שבץ אדם משפר את היכולת לתרגם בהצלחה את הממצאים ממחקרים בבעלי חיים ניסיוניים לשימוש במרפאת 8. אימון מיומנות מוטורית במטריקס פסטה הגעה משימות (PMRT) כבר נקבע בעבר כהערכה התנהגותיות רגישה של תוצאת מיומנות המוטורית הבאות עלבון איסכמי של קליפת המוח הסנסורית 3.
אחד מהעניין העיקריים בשיקום חששות מחקר שבץ מוחי וההתפתחות וההבנה של אסטרטגיות התנהגותיות שמקדמות התאוששות משופרת של הפונקציה הבאה עלבון. נכון לעכשיו, אסטרטגיות שיקום בבני האדם לגרום ל8 החלמה שלמות. בנוסף, מטפל בשיקום חייב להילחם באסטרטגיות פיצוי שניצולי שבץ לפתח במהלך התאוששות שעשויה לערער את היכולת שלהם להחזיר את הפונקציה של האיבר שלהם המושפע (ים) באופן מלא. לדוגמא, בעקבות שבץ חד צדדי שמשפיע על תפקוד בגפיים עליון, בני אדם נוטים לפתח תלות באיבר שלהם המושפע פחות 9, 10. תוך שיפור יכולתו של אדם לתפקד בטווח הקצר, זה למד שאינו שימוש באיבר הפגוע עלול לעכב את פוטנציאל ההתאוששות האולטימטיבית שלה, כפי שהודגם במודלים של בעלי החיים 11-13. ממצאים אלו בבעלי חיים סייעו ליידע את הפיתוח ושימוש בתרפים בתנועה מושרה אילוץ בבני אדם 14. מודלים של בעלי החיים הם beneficiaליטר לשיפור אסטרטגיות שיקום על ידי ומאפשר לחוקרים לחקור את המנגנונים הנוירוביולוגי המשרתים ולקדם את ההתאוששות של תפקוד. בנוסף להיותו הערכה התנהגותית יעילה של תפקוד לאחר השבץ, PMRT כבר נקבע כאסטרטגיה שיקומית יעילה כדי לקדם את התוצאה תפקודית משופרת לאחר השבץ הסנסורית 15. גם PMRT יכול לשמש לאי שימוש ביעילות לחקות למד מהאיבר הפגוע ולכן מציע תובנה מניפולציות התנהגותיות שעשויות לשפר את ההתאוששות תפקודית למרות ראשוני הסתמכות יתר על האיבר המושפע פחות 13.
בניית PMRT כבר תוארה בעבר 3. בקצרה, קאמרי לכת מורכבת מארבעה קירות פרספקס (20 סנטימטר, ארוכים 15 סנטימטר, ורחבים 8.5 סנטימטר) עם חלק עליון ותחתון פתוחים. יש חריץ במרכז (13 סנטימטר וברוחב 5 מ"מ) המשתרע מהבסיס התחתון של הקיר הקדמי של החדר, המשמשכצמצם לכת (איור 1 א). מטריקס הפסטה הוא אבן כבדה פלסטיק (8.5 סנטימטר, רוחב 5 סנטימטר, ו1.5 סנטימטר) עם חורים בקוטר 1 מ"מ קדחו לחלוטין באמצעות העומק של הבלוק. יש בסך הכל של 260 חורים, החל 2 מ"מ מהחלון והגיע עם 2 מ"מ בין כל חור (איור 1). מטריקס הפסטה תוכנן כך שחתיכות יבשות, בכיוון אנכי פסטה להאריך דרך כל העומק של הבמה המטריצה עם כמחצית מהחתיכה חשופה הפסטה. חתיכת פלסטיק או קרטון תקורה נשלפת יש לחתוך לגודל והדביקה בצורה מאובטחת לחלק התחתון של המטריצה. זה מונע את חתיכות פסטה מהנפילה של מטריקס במהלך הובלה ומאפשר הסרה קלה של חתיכות פסטה שבורות.
PMRT הוא assay התנהגותי תכליתי ורגיש המאפשר הנסיינים כדי לאסוף נתונים תוצאה מדויקים ולתפעל שימוש איבר לחקות תופעות קליניות. כo התנהגותייםutcome מידה, PMRT מאפשרת הנסיינים לאסוף נתונים התנהגותיים שיותר משקפים במדויק את האפקטיביות של אסטרטגיה שיקומית מאשר המדד המסורתי של גודל אוטם 3, 16. כמניפולציה התנהגותית, PMRT מאפשר הנסיינים לשלוט שימוש גפה עליון בעכברים ב כדי לחקות את החוויות קליניות של שיקום (כלומר אימון מושפע איבר) או אי שימוש למד (אימון איבר מושפע פחות כלומר). בשילוב עם שיטות neuroanatomical, PMRT מספק לחוקרים הזדמנות לחקור את המנגנונים התומכים בהתאוששות התנהגותיים של פונקציה או פלסטיות הסתגלותי בעקבות שימוש איבר פיצוי לאחר שבץ. PMRT יכול להיות מיושם בהמשך למודלים אחרים עכבריים של פגיעה מוחית ופגיעה בגפיים עליונה, כגון פגיעה מוחית טראומטית. יתרון נוסף של PMRT הוא affordability שלה. הציוד הדרוש למשימה יכול להיות בנוי באופן סביר למדי בבית, איסוף נתונים עושהאינו דורש כמות גדולה של שטח או משאבים כספיים, והמשימה היא פשוטה מספיק לסטודנטים לתואר ראשון כדי לאסוף באופן אמין הנתונים. יתר על כן, PMRT רגיש לגירעונות קטנים אפילו התנהגותיות 3, 13. פרוטוקול זה מספק דרך פשוטה ויעילה כדי להעריך את למידת מיומנות מוטורית, לקדם את ההתאוששות התנהגותיים בעקבות פציעה, ותופעות שאינם שימוש למדו לחקות במודל עכברי שהוקם בשבץ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
השיטות הבאות הן בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי האוניברסיטה של טקסס באוסטין ואילינוי וסליאן הטיפול בבעלי חיים ושימוש בועדות. מומלץ שחוקרים או ללבוש כפפות או לנקוט באמצעי זהירות מתאים (רחיצת ידיים לפני ואחרי) כאשר עוסקים באימון התנהגותי עם כל בעלי חיים במעבדה. חובה ללבוש כפפות בעת טיפול בבעלי חיים ובהכנה לבמהלך ניתוח.
1. הגבלת הרגלה ומזון
הערה: ככל שPMRT היא משימה תיאבון, זה מועיל כדי להגביל את הסכום ועיתוי של האכלה לפני תחילת אימון כדי להניע את התגובה להגיע ולמנוע שובע במהלך אימונים.
- עכברי מקום בלוח זמני האכלה מוגבלים בתחילת השבוע לפחות 1 לפני תחילתו של אימון משימה. לשקול כל עכבר לפני תחילתה של הגבלת מזון להקים משקולות חופשית האכלה, שנקבעים כהמשקולות דואר של כל חיה ביום הראשון של האכלה מוגבלת.
- להאכיל את עכברי פעם ביום, עם כל המקבל עכבר ~ 2.5 גרם של אוכל מכרסם ליום רגיל (לדוגמא, אם יש 4 עכברים שוכנו בכלוב, הכלוב יקבל 10 גרם של מזון ביום). ודא האכלה מתרחשת באותו הזמן בכל יום, רצוי בזמן אימונים יומיים צפויים להגיע למסקנה.
- שוקלים בעלי חיים באופן קבוע כדי לוודא ששום עכבר מאבד יותר מ -10% מהמשקל חופשי ההאכלה שלהם. הערה: התאם את כמויות מזון יומיות בהתאם כדי לקדם את השמירה על משקל מתאים. עכברים בדרך כלל לעלות במשקל כשהם מתבגרים, גם עם עכברים הגבלת מזון מתמיד להישאר על הגבלת מזון למשך PMRT אימון / הערכה.
- לחשוף את בעלי חיים לחתיכות קטנות יותר של פסטה (לחתוך ל1.6 סנטימטר) בכלוב בביתם מספר פעמים לפני אימון על מנת להתגבר על תגובות neophobic. הערה: בדרך כלל 5-10 ימים של חשיפה מספיקים, עם כ 4 חתיכות לprovi עכברטוליפ אין בכל האכלה.
- חותכים חתיכות פסטה לגודל (3.2 סנטימטר) באמצעות סכין גילוח. הערה: מומלץ שעולה על חתיכות פסטה נחתכים לפני תחילת האימון של היום וחתיכות שאינם בשימוש מאוחסנות במכל אטום. פסטה Capellini משמשת כדי למלא את המטריצה. מותגים שונים כמו פסטה להשתנות במרקם ובקוטר, אשר יכולה להשפיע על יציבותה של פסטה במטריצה או את כמות הכוח דרוש לעכברים כדי לשבור את הפסטה, מומלץ שפסטת מותג DeCecco לשמש לאורך אימון ובדיקות.
- מניחים חתיכות פסטה לא מבושלות Capellini במטריצת הפסטה, הממלא את כל החורים הזמינים במטריצה (איור 1 א).
- להרגיל עכברים לחדר הבדיקות עם מטריצה מלאה פסטה להציב מול (איור 1 א) וכמה חתיכות של פסטה לאכול בחלק התחתון של חדר הבדיקות. להרגיל עכברים ל3 מפגשים של 5-10 דקות. הערה: לא צריכים לעודד עכברים להגיע לפסטה במהלך habituaאימון tion. עכברים מתחילים בדרך כלל כדי להראות עניין בפסטה הממוקמת מחוץ לתא להגיע על ידי מרחרח אותו דרך הפתח. אפשר להרגיל שני חבריהם לכלוב בתא בודד אם רוצה, אבל צריכים להיות בצורת עכברים והוכשרו באופן אינדיבידואלי. כל המשטחים יש לנקות עם 70% אתנול או בתמיסת חיטוי דומה, בטוחה לפני ואחרי כל חיה ממוקמת במנגנון התנהגותי.
2. עיצוב Reach
- לקבוע איבר המועדף של כל בעלי חיים על ידי עיצוב להישג ידם על 3-5 ניסויים בעיצוב של פעם ביום. הרשה עכברים להגיע ל10 דקות או כולל של 10 פעמים, אשר מתרחשת ראשונה.
- הנח עכברים בנפרד בחדר הבדיקות עם מטריצת פסטה מלאה מול הקאמרית כמו באימוני התרגלות (איור 1 א).
- רשום את מספר מגיע עם כל איבר, המציין את מספר הדרגים עם ימין והגפיים עזבו בנפרד. הגדרת הישג יד כשלוחהשל האיבר דרך הפתח לכת כזה ששורש כף היד שוברת את המטוס של החדר; זה לא הכרחי להישג ידם כדי להיות מופנה כלפי או ליצור קשר עם הפסטה.
- החזק כמה חתיכות של פסטה רק בתוך החדר דרך הפתח שהגיע לעודד את העכברים שאינם ששים להגיע. צייר את חתיכות הפסטה החוצה כאשר העכבר מגלה עניין (למשל מרחרח, נושך), ובכך מעודד אותם להגיע לאחר חתיכות פסטה הנסוגות. אם העכברים לא בתחילה לגלות עניין בפסטה היבשה, ולאחר מכן להרטיב את קצות חתיכות הפסטה בכוס קטנה של מים חמים כדי להפוך אותם ליותר טעים.
- לקבוע העדפת איבר כאשר עכבר מציג מינימום של 70% ממגיעם היומיומי עם איבר אחד. האם לא מעל צורת חיות, כמו זה יכול להגביל את הכמות של למידה שנצפתה במהלך חלק אימונים של משימות להגיע 17. בגין הכשרת PMRT פעם עכברים מעוצבים. הערה: הדרכה ניתן להתחיל בהקדם NEXיום לא, אבל זה גם מקובל לחכות כמה ימים בין העיצוב ונהלי אימונים.
הדרכה 3. להגיע
- עכברי רכבת פעם ביום לפני עלבון על מנת לבסס את השליטה על PMRT. הערה: כל משפט מורכב ממקסימום של 15 דקות או 100 מגיע נספר על ידי המשקיף (מוצלח ולא מוצלח), מוקדם מבין שתיים. עכברים מאומנים להגיע רק עם האיבר המועדף עליהם. עכברים יסבלו שני ניסויים ליום אם הפרדיגמה אימון אינטנסיבית יותר היא רצויה 18.
- הנח עכברים בחדר הבדיקות עם מטריצת חצי מלא להציב מול (איור 1). עכברי רכבת להגיע רק עם האיבר המועדף עליהם על ידי מילוי רק בצד של נגדי המטריצה לאיבר המועדף מאז עכברים להגיע מעבר לקו האמצע של הגוף שלהם. השאר את החלק של המטריצה המתאימה לאיבר unpreferred ללא מילוי כדי להרתיע ניסיונות להגיע עם האיבר הזה (שיהיה זה לאuccessful כי הם לא יכולים להגיע לפסטה) ולעודד להגיע רק עם האיבר המועדף.
- מניחים כמות קטנה של לחץ על הפסטה בזמן שהוא במטריצה כדי לעזור עכברים לשבור בהצלחה חתיכות במהלך אימונים מוקדמים. אל תשברו חתיכות הפסטה לעכבר. להשיג זאת על ידי החזקת חתיכות פסטה אחד או שתיים באורח קל מאחור ומאונכים ליעד להגיע המיועד. כמות קטנה זו של תמיכה מסייעת לייצב את הפסטה דקה, אשר היא גמיש למדי וקשה לעכברים לתפוס כפי שהם בתחילה לומדים את המשימה.
- רשום את המספר הכולל של דרגים, מספר הדרגים מוצלחים, ומיקומם של דרגים מוצלחים. מגיע מוצלח דורש העכבר כדי להגיע דרך הפתח, לתפוס פיסה של פסטה, ולשבור את חתיכת הפסטה כדי להסיר אותו מהמטריצה. הערה: לא צריכה להיות מוחלפות חתיכות פסטה במטריצה עד לאחר תקופת הניסיון הסתיים. בתחילת אימון, עכברים לא ישברו חתיכות פסטה רבות.
- עכברי רכבת בPMRT למיומנות, אשר מוגדר כלפחות 3 ימים (ועד 5 ימים) של ביצועים עקביים (לשבור לפחות 9 חתיכות של פסטה עם לא יותר מ 2 יותר או פחות חתיכות במשך ימים). זה לוקח בדרך כלל בין 15-20 ימים כדי להכשיר עכברים בוגרים צעירים למיומנות.
4. הדרכה איבר פגועה, פחות
- לאמן את האיבר המושפע פחות (כלומר, איבר unpreferred טרום ניתוחי) מתחיל ארבעה ימים לאחר עלבון איסכמי לקליפת המוח המוטורי הנגדית לאיבר להגיע המועדף (ראה איור 2 לבירור בגפיים הפגועים / מועדפים וless-affected/unpreferred) . לנהל פגישות 15 דקות או הכשרת 100 הישג יד פעם ביום.
- הסר את העמודה הראשונה של פסטה (כלומר, הטור האנכי המדיאלי ביותר המשתרע מהפתח והגיע) בשבוע של אימוני איבר מושפעים פחות הראשון על מנת להבטיח כי מוקדם מגיע עם האיבר הפגוע אינם מוצלחים.
- עודד להגיע עם האיבר המושפע פחות על ידי חיזוק הארכת האיבר הזה דרך הפתח לכת. כאשר עכברים להאריך את האיבר שנפגע פחות בימים הראשונים של מקום אימון (1/2 חתיכה) קטנה של פסטה על הרצפה של החדר והגיע ללא קשר אם יש או אין להישג ידם היא מוצלחת.
- לספור רק את הדרגים עשו עם האיבר המושפע פחות לכיוון לסך הכל ההישג 100. אל תסמכו ניסיונות חשאיים עם האיבר הפגוע לכיוון המספר הכולל של דרגים.
- להחזיר את הטור האנכי המדיאלי ביותר של פסטה למטריקס לאחר 7 הימים הראשונים של אימוני איבר מושפעים פחות.
- רשום את מספר הדרגים, מספר הדרגים מוצלחים, ומיקומם של succמגיע essful. הערה: ניתן לנתח נתונים אלה כדי לבחון את ההבדלים בדפוסי לכת עם האיבר שנפגע פחות, אבל לא דווחו בעבר.
ניתוח 5. להגיע
לקבוע את ההשפעה של מושפע פחות שימוש איבר בהתאוששות של תפקוד של האיבר הפגוע על ידי בחינה של האיבר הפגוע על עצם את משימת PMRT לאחר אימון איבר מושפע פחות. הערכה זו מתרחשת לאחר המספר הרצוי של ימי הדרכת איבר פחות מושפעים הוא מלאים (בדרך כלל 14 ימים).
- הנח את מטריקס בחזית של החדר, שכיוונו זהה לנהלי הכשרה (כלומר, עם מחצית הנגדית המטריצה לאיבר המועדף המלא). הערה: זה מאלץ עכברים להגיע עם האיבר שלהם מושפע (והעדיף בעבר).
- רשום את המספר הכולל של דרגים, מספר הדרגים מוצלחים, ומיקומם של דרגים מוצלחים כדי להשוות עם רמות ביצועי שבץ מראש. לא חוקר ביצועים שלהאיבר הפגוע במהלך אימון איבר מושפע פחות כמו בדיקות איבר המושפעים אלה עשויים לתפקד כאימונים שיכולים להשפיע על התאוששות של האיבר הפגוע.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
התוצאות מניתוח PMRT צריכה לכלול את מספר חתיכות פסטה שבורה והדפוס של דרגים מוצלחים. תוצאות מעכברים עם נגעים בקליפת המוח הסנסורית מצביעות על כך שעלבון איסכמי משפיע על המספר של דרגים מוצלחים, כמו גם דפוסי הישג פיזי 3, 19, כפי שמודגם באיור 3 א. ניתן לראות שינויי דפוס נציג באיור 3. היכולת של PMRT לחקות השפעות חד שימוש למדו בעכברים מודגמת על ידי התאוששות לקויה של האיבר הפגוע לאחר אימון פחות מושפע איבר 13, 20. כתוצאה מכך, רק דרגים מוצלחים עם האיבר הפגוע מנותחים. תוצאות מעכברים עם נגעי איסכמי לקליפת המוח הסנסורית מראות כי שבועיים של אימוני איבר מושפעים פחות בעקבות שבץ איסכמי פוגעים בשימוש איבר הפגוע במשך לפחות שבעה ימים 13. כפי שמודגם באיור 4, עכברים שקבלו לא איבר מושפע פחותיורד גשם ל15 ימים לאחר עלבון איסכמי חד צדדי תערוכת ניסיונות הישג מוצלחים פחות בשבעה ימים של הערכת איבר הפגועה. עכברים שלא מקבלים הכשרה (שליטה) ל15 ימים לאחר השבץ להתאושש היכולת לאחזר בהצלחה חתיכות פסטה עם שבעה ימים של הערכת איבר הפגועה. השפעה זו כבר נמצאה להתמיד עם עד 28 ימים של הערכת איבר הפגועה שלאחר מכן לאחר אימון מושפע פחות 20.
PMRT יכול לשמש גם כדי להעריך את השינויים איכותיים בלכת כפי שכבר למד בחולדות עם גלולה אחת להגיע למשימה 21. הערכה זו, שעדיין לא בוצעה בעכברים, הייתה דורשת ניתוח השיטתי של דרגים בוידאו בPRMT.
איור 1. מטריקס פסטה לכת חומרי משימה. (למשל, האיבר העדיף במהלך אימון טרום ניתוחי) (ב). התמונות הנוכחיות הם הודפסו מחדש באישור 3.
איור 2. מושפעnd-מושפע פחות גפיים. ניתן להשפיע PMRT לעסוק או מושפע או האיבר שנפגע פחות. צביעה שחורה מלא מציינת גפיים מועדפים / הפגועים בשתי התמונות הראשונות ואת האיבר שנפגע פחות בתמונה השלישית. גרפי זה עוזר כדי להדגים את האיברים המושפעים ויושפעו פחות בהתייחסות לאיבר המועדף.
איור 3. נציג להגיע דפוסים עם האיבר הפגוע. להגיע לדפוסים של עכברים לפני ואחרי עלבון איסכמי חד צדדי של קליפת המוח הסנסורית מול האיבר המועדף מוצגים (א '). קדמי מציין חתיכות פסטה ממוקמות יותר ויותר עוד יותר מול העכבר, ואילו לרוחב מציין חתיכות פסטה ממוקמות יותר ויותר לצד של העכבר. ניתן לראות שינויי דפוס נציג ב
איור 4. נציג תוצאות של אימונים מושפעים פחות איבר בתוצאת איבר הפגוע. הדרכה של הגפה המושפעת פחות ל15 ימים הבאים עלבון איסכמי חד צדדי של קליפת המוח הסנסורית פוגע תוצאה תפקודית של האיבר הפגוע, מונע התאוששות תפקודית. נתון זה הודפס מחדש באישור 13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
PMRT מייצג דרך פשוטה, כמוני להערכת ביצועי לכת מיומנת בעכברים. למרות זמן רב, זה אפשרי עבור סטודנטים לתואר ראשון חסרי ניסיון בעבר להיות מאומן כדי לאסוף נתונים אמינים לשחזור עם רק כמה אימונים. המשימה היא רגישה מספיק כדי למדוד שינויים קלים בביצועי מיומנות מוטורית עכבר הבא עלבון איסכמי 3, 13, 15, ומספר המחקרים שמצטט גירעונות לטווח ארוך עם מגוון רחב של פרוטוקולי אימון 15, 20, 22. בגלל זה הוא משימה חד צדדית, זה יכול לשמש גם כדי להכתיב את האיבר שבו עכברים לבצע את המשימה. תכונה זו של PMRT מאפשרת לה להיות יעיל במחקרים של שתי הפלסטיות התנהגותית ועצבית אדפטיבית הבאות עלבון כמו גם שינויים הסתגלותי ומפצים, המתרחשים עם הסתמכות למדה על האיבר המושפע פחות. המשימה גם משאיל את עצמו ללימודים של שימוש איבר bimanual, שנחקרו במודלים של עכברים, אבל לא נוכחותently בעכבר 23.
ההיבטים הקריטיים ביותר של הפרוטוקול הנוכחי כוללים: קביעה מדויקת של האיבר המועדף לפני אימון, אימון עכברים למיומנות במשימה המוטורית מיומנת לפני פציעה, ומיתוג העכברים מאיבר מועדף / מושפע להגיע לאיבר unpreferred / השפיע פחות להגיע בשבוע של אימונים שלאחר הניתוח הראשון. באופן מדויק כדי לקבוע את האיבר המועדף לפני אימון חשוב לאפשר עכברים להגיע לפסטה במטריצה המלאה בעיצוב. יש לעודד עכברים להגיע, אבל הם לא צריכים להיות מתוגמלים עבור דרגים, אשר עשוי שלא במתכוון להטות את האיבר שבה הם מגיעים. מפגשים בעיצוב אינם מתאמנים הפעלות, ולכן לא צריכים לעודד עכברים במיוחד כדי לשבור חתיכות פסטה, יתוגמלו להגיע התנהגות, או להגיע למספר מוגזם של פעמים בכל הפעלה 3. כמו כן, חשוב שעכברים לרכוש את המיומנות המוטורית לפני עלבון איסכמי לא כל כךניתן לאסוף נתונים מדויקים כובע לגבי ההשפעות של אימון הן מושפע ויושפע פחות איבר לאחר פציעה, כמו גם כדי לאפשר כימות ראוי של גירעון ראשוני בעקבות פציעה. מינימום של 15 ימים של אימונים טרום ניתוח (לא כולל עיצוב) הוא הציע להבטחת רכישה על עצם את המשימה. כלל אצבע טובה הוא לוודא כי בעלי חיים הם עקביים בביצועים שלהם, ובכך מציגים ביצועים יציבים על פני לפחות 3-5 אימונים של ימים. זה הכי טוב ניתן להשיג על ידי גרפים נתונים הלכת טרום ניתוחי עבור כל חיה חזותית להתבונן דפוסי הצלחה. אם ביצועים מופיעים אסימפטוטי על 3-5 ימים (כלומר, משתנה בפחות מ -2 אחזורים מוצלחים על פני ימים), זה בטוח להניח שבעלי החיים יש מספיק רכשו את המשימה. עכברים בדרך כלל להגיע לרמת הצלחה אסימפטוטי של ~ 11 חתיכות, אבל עם ממושך (חודשים) אימון יכול להגיע בהדרגה לרמות הצלחה של ~ 14 חתיכות 24. לבסוף, במיוחד עם relatiנגעי vely קטנים 13, 20, עכברים יכולים להמשיך ולנסות להגיע עם האיבר הפגוע מוקדם בהכשרת איבר מושפעת פחות. זה מועיל כדי להסיר את העמודה הראשונה של פסטה ממטריקס במהלך 7 הימים הראשונים של אימוני איבר מושפעים פחות כדי להרתיע את ההתנהגות הזאת. העכברים עשויים להיות מסוגלים לשבור כמה יצירות הראשונות של פסטה עם האיבר הפגוע שלהם אם מחצית המטריצה המלאה בשימוש, והצלחה זו תהיה עוד יותר לעודד את האיבר הפגוע להגיע למרות חוסר יכולת לאחזר בהצלחה חתיכות מעבר לכמה הראשון אלה. במהלך השבוע של אימוני איבר מושפעים פחות הראשון, המספר הכולל של דרגים מושפעים ניתן לכמת, אבל מספר ההפסקות מצליחות לא להיות אינפורמטיבי. כפי שצוין לעיל, רק מגיע איבר הפגוע מוצלחת מנותחים לפרשנות הנתונים. כדי לעודד עוד יותר איבר פחות מושפע לכת, כדאי לספק חתיכות קטנות (בגודל ½) פסטה כתגמולים לדרגים ניסו עם האיבר שנפגע פחות. יחסי ציבור זהactice יש צורך בדרך כלל ל2-3 הימים הראשונים של אימוני איבר מושפע פחות, ובנקודה העכברים להיות בקיאים בלהגיע עם האיבר המושפע פחות ויתחילו בהצלחה שבירה ואחזור חתיכות פסטה.
איסוף נתונים התנהגותיים עם עכברים יכולים להיות יעיל ומתגמל, אבל זה חשוב לזכור כי עכברים הם לא חולדות קטנות. יש להם טמפרמנט ייחודי ורפרטואר התנהגותי שיש לשקול למשימות התנהגותיות. שימוש בעכברי מטופלים היטב, אילפו מגביר אוסף נתונים התנהגותיים מוצלח. מספר שבועות של טיפול הרגיל מומלצים. בנוסף, עכברים לפעמים דורשים "התמקדות" במהלך אימון התנהגותי. זה מועיל לצחצח חתיכות פסטה בעדינות במטריצה לעשות רעש ברור שהעכברים להגיב. זה יכול להיות גם מועיל לצחצח את החלק הפנימי של הפתח שהגיע בעדינות.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר משימה התנהגותיות רגישה לo האוסףו מיומן להגיע נתונים בעכברים בעקבות שבץ איסכמי קטן. ליקויים מוטוריים הם בין ההשלכות השכיחות וכרוניות ביותר של שבץ 25, 26, ולכן ההתמקדות של מספר מעבדות מחקר הבסיסי (למשל, 27-32). משימות לכת מיומנת הן הבדיקות הנפוצות ביותר של שימוש forelimb מיומן במכרסמים, והיו מבחינה היסטורית משמשות לרוב במודלים של עכברים של פציעה (למשל, 11, 19, 28, 33), אם כי השימוש שלהם במודלים של עכבר הופך תכוף למדי 34, 35. היישום של משימות מיומנים לכת בעכברים, כגון PMRT, מאפשר מודלים עכבר משופרים של שבץ 3 ובכך טוב יותר translational פוטנציאל של ניסויים המדעיים הבסיסיים אלה. בשל affordability שלהם, הכלים הגנטיים הזמינים, והשכיחות שלהם במעבדות הנוירוביולוגי, עכברים הם כלים חשובים בחקר מנגנוני שבץ והתאוששות. הזמינות של מניפולציות התנהגותיות הברגישות להעריך את ביצועי מנוע, יכול לשמש לאסטרטגיות שיקומיות, ויכול לחקות את תגובות מפצות אדם מרחיב את היישום של מודל העכבר. השיטות שתוארו בפרוטוקול זה בהחלט יכולה להיות מעודנות יותר, ומקיף מודלים פציעת עכבר אחרים, כוללים פגיעה מוחית טראומטית, מחקרי שימוש איבר bimanual הבאים עלבון ומחקרים של מנגנונים עצביים תת המשרתים ותומכים בהתאוששות תפקודית.
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).
