Summary
contrôle du moteur et la performance de la balance sont connus à se détériorer avec l'âge. Ce document présente un certain nombre de tests comportementaux non invasives standard avec l'ajout d'un stimulus rotatif simple de contester le système et afficher les changements vestibulaires de la performance de l'équilibre dans un modèle murin de vieillissement.
Abstract
Liée à l'âge déclin de la performance de la balance est associé à la détérioration de la force musculaire, la coordination motrice et la fonction vestibulaire. Bien qu'un certain nombre d'études montrent des changements dans l'équilibre phénotype avec l'âge chez les rongeurs, très peu isoler la contribution à l'équilibre vestibulaire soit en conditions normales ou lors de la sénescence. Nous utilisons deux tests de comportement standard pour caractériser la performance de la balance des souris à des points d'âge définies sur la durée de vie: le test de la tige tournante et le test de la poutre inclinée. Surtout si, un rotateur construit sur mesure est également utilisé pour stimuler le système vestibulaire de la souris (sans induire des signes manifestes de la cinétose). Ces deux tests ont été utilisés pour montrer que les changements dans vestibulaire performance équilibre médiation sont présents sur la durée de vie de souris. Les résultats préliminaires montrent que les deux le test de la tige tournante et le test de la poutre modifiée peuvent être utilisés pour identifier les changements dans les performances de l'équilibre au cours du vieillissement comme une alternative à plus diffictechniques ult et invasives telles que (VOR) mesures vestibulo-oculaire.
Introduction
Notre sens de l'équilibre est peut-être l'une des composantes essentielles des encore plus négligés de même des activités automobiles les plus élémentaires comme la marche et le tournage. L'équilibre est influencé par de nombreux facteurs, y compris la force musculaire, la coordination motrice et la fonction vestibulaire, et ce n'est que dans la présence de neuropathies vestibulaires ou lors du vieillissement normal que l'importance d'un système de balance pleinement fonctionnel est appréciée. Troubles du système vestibulaire sont souvent associés à des expériences de vertiges ou d'étourdissements et de déséquilibre résultant en un risque accru de chutes et de blessures ultérieures 1. Ceci est particulièrement important dans les populations âgées où les chutes sont une des principales causes de blessures 2.
Tests de la fonction vestibulaire sont généralement basées sur les réflexes vestibulaires, en particulier, la vestibulo-oculaire (VOR) ou le réflexe vestibulo-collique (VCR). Le VOR et magnétoscope sont essentiels pour la stabilisation d'images surla position de la rétine et de la tête lors des mouvements de la tête et du corps respectivement. Généralement, les mesures de VOR nécessitent l'implantation invasive de recherche bobines pour mesurer les mouvements oculaires ou suivi vidéo des mouvements oculaires 3. Ceci est difficile chez la souris en raison du faible nature de l'oeil de la souris et la difficulté de la détection de la pupille pour l'analyse vidéo 3. En variante, le magnétoscope est utilisé pour mesurer la stabilisation de la tête en réponse à des mouvements du corps chez la souris sans la nécessité d'une chirurgie invasive 4. Malgré cela, peu d'études portent spécifiquement sur la façon dont le système vestibulaire effectue dans son ensemble et surtout comment il change au cours du vieillissement.
Pour évaluer la performance globale de l'équilibre simplement et de manière non invasive, nous avons modifié deux tests comportementaux utilisés couramment. Les tests de faisceau d'équilibre tige tournante et inclinées évaluer les différents aspects de la performance motrice chez des rongeurs et dans des études précédentes ont été utilisés dans une batterie de test à acquérir une complèteprofil de la capacité du moteur. Cette capacité peut être affecté par la maladie ou de modification génétique, et est également sensible à des processus associés au développement normal et le vieillissement 7.5. Des travaux antérieurs utilisant la tige tournante a montré que la coordination motrice chez des souris diminue après 3 mois de 8 ans. En outre, les rats présentent des déficits de la balance notables avec l'augmentation de l'âge sur le test de la poutre 9.
Ce document décrit l'utilisation des tests de rotarod et poutre d'équilibre, en liaison avec un stimulus vestibulaire afin de contester le système vestibulaire et caractériser l'impact sur les performances de l'équilibre chez les souris jeunes et âgées. Bien que les méthodes simples et non invasives décrites ne sont pas conçus comme des mesures autonomes de la fonction vestibulaire périphérique, ils ne fournissent une mesure comportementale simple et utile pour comparer les changements cellulaires et sous-cellulaires à plusieurs étapes du traitement vestibulaire lors du vieillissement normal chez la souris.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Animaux
- Souris (C57/BL6) de 1 ans, 9 et 13 mois ont été obtenues auprès du Centre des ressources animales (Perth, Australie). Ces souris ont été logés dans des cages standard de la souris dans la facilité Bosch rongeurs à l'Université de Sydney sur un 12/12 h cycle lumière / obscurité avec accès à la nourriture et de l'eau ad libitum. Les procédures décrites ci-dessous ont été approuvés par l'Université du comité d'éthique animale Sydney.
- Apportez cages à souris dans la salle d'examen avant chaque essai pendant 10 min pour permettre souris de s'acclimater à l'environnement de test.
2. Rotarod
- Mettre en place l'appareil de la tige tournante (figure 1A):
- Installez les chevilles dans chaque ligne de la tige tournante.
Remarque: Dans ce cas rat chevilles (70 mm de diamètre) sont utilisés au lieu des chevilles de souris (32 mm de diamètre) pour décourager les souris de s'accrocher à la cheville et d'effectuer des rotations "passifs" 10. - Postulerions les plates-formes d'atterrissage magnétiques sur le fil situé en bas de chaque voie de la tige tournante de s'assurer qu'ils ne sont pas inclinent à toucher le sol de la tige tournante et sont placés le plus près possible de la paroi droite magnétique de chaque couloir sans se toucher.
Remarque: Lors de souris de test de la tige tournante sont tenus de marcher dans une direction avant de rester sur les chevilles tournantes et d'accélération. Quand une souris n'est plus en mesure de rester sur la cheville, ils tombent et déplacer la plate-forme d'atterrissage qui active ensuite un capteur magnétique. Le temps nécessaire pour passer de la cheville en rotation, la vitesse de rotation de la cheville au moment de la chute et de la distance parcourue est automatiquement calculé pour chaque souris et enregistré sur l'écran à l'avant de la tige tournante. - Faites glisser deux panneaux de plastique transparent à l'avant de chaque voie de la tige tournante avec les panneaux plus courts à la base et les panneaux plus ci-dessus.
- Entrée, les paramètres d'essai en utilisant le clavier situé à l'avant de la tige tournante. Suivez steps 2.1.4.1 à 2.1.4.6 pour les paramètres de test de la tige tournante d'accélération et les étapes 2.1.4.7 à 2.1.4.12 pour les paramètres de test de la tige tournante à vitesse fixe.
- Définir la durée maximale de l'essai à 60 sec.
- Définissez le nombre de voies à utiliser (ou le nombre de souris à tester).
- Réglez la vitesse de départ de l'épreuve à 5 tours.
- Réglez la vitesse de pointe de l'épreuve à 44 tours par minute.
- Réglez la vitesse de la rampe de l'épreuve à 60 sec.
- Définir la taille des chevilles choisies et la direction de rotation de chevilles de rat en rotation dans une direction vers l'avant.
- Définir la durée maximale de l'essai à 240 sec.
- Définissez le nombre de voies à utiliser pour 1 que les souris sont testés individuellement.
- Réglez la vitesse de départ de l'épreuve à 15 tours par minute.
- Réglez la vitesse de pointe de l'épreuve à 15 tours par minute.
- Réglez la vitesse de la rampe de l'essai à 0 sec.
- Définir la taille de la cheville choisi et le sens de rotation à une cheville de rat tourne dans un forwadirection e.
Remarque: Les paramètres ci-dessus peuvent être modifiés pour répondre aux besoins des différentes expériences.
- Placer une caméra en face de la tige tournante pour le test de la tige tournante à vitesse fixe, de sorte que le comportement de la souris pendant les essais peuvent être enregistrées et les vidéos utilisé pour une analyse ultérieure pour déterminer la durée de temps les souris ont été en mesure de rester sur la tige tournante.
- Installez les chevilles dans chaque ligne de la tige tournante.
- Suivez les étapes 2.2.1 à 2.2.4 pour le test de la tige tournante accélération:
- Placez une souris sur chaque cheville fixe pendant 5 min pour permettre la souris pour s'acclimater à la tige tournante.
- Pousser gentiment les souris pour faire face à l'arrière de la tige tournante et démarrer le test de la tige tournante où tous les sujets sont confrontés dans ce sens (voir la figure 1B).
- Retour toutes les souris dans leurs cages quand ils sont tombés des chevilles tournantes et les laisser reposer pendant 10 minutes avec un accès à la nourriture et de l'eau.
- Répétez les étapes 2.2.1 à 2.2.3 pour compléter un total de 8 essais en veillant à nettoyerles chevilles, les voies et plates-formes d'atterrissage de la tige tournante pour l'urine et les matières fécales, et déplacer les plates-formes d'atterrissage à sa position de départ Situés entre chaque essai.
Remarque: Les 3-5 premiers essais sont utilisés comme des essais de formation pour permettre aux souris de se familiariser avec la tâche. Le temps de tomber, la distance parcourue et la fin rpm de la cheville au moment de la chute pour chaque procès ultérieur est enregistrée pour une analyse ultérieure (Figure 2).
- Suivez les étapes 2.3.1 à 2.3.8 pour le test de la tige tournante à vitesse fixe:
- Placez une souris sur une cheville pendant 5 minutes pour lui permettre de s'adapter à la tige tournante. Retour de la souris à sa cage.
- Début de l'enregistrement vidéo sur l'appareil photo et appuyez sur Start sur la tige tournante. Ensuite, placez la souris sur la cheville de rotation assurant qu'il donne sur l'arrière de la tige tournante.
- Arrêtez l'enregistrement vidéo sur l'appareil photo lorsque la souris tombe des chevilles tournantes, et retourner la souris pour ses cages pendant 10 min avec un accès à la nourriture et de l'eau.
- Répétez les étapes 2.3.2 et 2.3.3 jusqu'à un total de 8 essais est acquis en veillant à nettoyer les chevilles, les voies et plates-formes d'atterrissage de la tige tournante pour les matières fécales et l'urine, et déplacer les plates-formes d'atterrissage à sa position de départ entre chaque essai .
- Allumez le rotateur construit sur mesure à 3 Hz pendant 20 secondes pour permettre aux souris de se familiariser avec le son. Arrêtez la coiffe après 20 secondes par arrêt de la perceuse et placez les mains de chaque côté de la roue de roulement pour l'empêcher de continuer à faire tourner le passé initiale de 20 sec.
Remarque: le rotateur se compose d'une roue de roulement rongeur fixée à un forage (Figure 3A). Au centre de la roue de roulement est une petite chambre avec un couvercle en treillis où la souris est placé (figure 3B). Le dispositif de rotation fait tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe vertical. L'ampleur de la stimulation est conforme aux études antérieures qui montrent stimulations rotatifs allant de 0,2 à 3 Hz sont suffisantes pour Genermangé réponses VOR et magnétoscope 4,11,12. - Placer la souris à l'intérieur de la chambre au centre du dispositif de rotation et remettre le couvercle.
- Mettez la coiffe à son réglage le plus bas de 3 Hz à 20 sec. Démarrez le rotarod et commencer l'enregistrement vidéo sur l'appareil photo pendant ce temps dans la préparation du prochain procès. Eteignez la perceuse à la fin de la 20 sec et placez les mains de chaque côté de la roue de roulement pour l'empêcher de tourner. Refaites le test de la souris sur la tige tournante immédiatement après par le transfert le plus rapidement possible à la cheville en rotation.
- Arrêtez l'enregistrement vidéo sur l'appareil photo lorsque la souris passe de la cheville et retourner la souris dans sa cage.
- Nettoyer les panneaux en plastique transparent avec un détergent / mélange et de l'eau douce de la chevilles cylindriques, les voies et plates-formes d'atterrissage métalliques de la tige tournante avec 70% d'éthanol quand toutes les souris ont été testés.
3. Poutre avec vestibulaire Défi
- Mettre en place la baAppareil à faisceau lance comme on le voit sur la figure 4A.
Remarque: L'appareil à faisceau d'équilibre a été adapté à partir d'un appareil décrit dans Carter et al (2001) 13.. Pour ce test, les souris à pied de l'extrémité inférieure de la poutre, qui est de 52,5 cm au-dessus du sol, à une boîte sombre de but (13 x 22 cm, avec un cm porte 5 x 6), situé à 60 cm au-dessus du sol (figure 4A ). Souris cherchent naturellement à l'obscurité et à la protection de la zone de but en faveur de la poutres apparentes et sont en outre encouragés à traverser le faisceau par la légère pente qui exploite leur mécanisme d'échappement naturel de courir dans une direction vers le haut 14. La poutre elle-même est de 1 m de longueur et a une section transversale circulaire avec un diamètre de 14 mm. Une gamme adaptée de diamètres de faisceau peut être utilisé, qui permet à l'expérimentateur d'ajuster la sensibilité du test ou accueillir des sujets plus importants. A l'extrémité inférieure de la poutre d'une ligne blanche indique la ligne de départ. Une autre ligne a ététirée à 60 cm de la ligne de départ à l'extrémité supérieure de la poutre pour indiquer la ligne d'arrivée (figure 4A).- Position deux caméras, l'une de chaque côté de la poutre, à l'extrémité inférieure de la poutre (figure 4B).
Note: Ces caméras doivent être orientées pour capturer toute la longueur de la poutre et de sorte que les lignes de départ et d'arrivée indiqués sur le fléau de balance sont clairement visibles. Ces caméras seront utilisées pour enregistrer de la vidéo le comportement de la souris comme ils traversent la poutre d'équilibre, avec des vidéos résultantes étant utilisés pour une analyse ultérieure. - Tapisser le fond de la boîte de but avec une serviette en papier, pour permettre un nettoyage facile de l'urine et les fèces après l'essai de chaque souris, et placez le dôme du logement de la cage sujets de maison à l'intérieur de la boîte de but.
- Placez la mousse adéquate ou autre matériau de rembourrage sous la poutre posée pour protéger tous les sujets qui relèvent de l'appareil. Les souris qui tombent seront ramassés immédiatement par l'expérienceer et placé à l'intérieur de la boîte de but pour se reposer.
- Position deux caméras, l'une de chaque côté de la poutre, à l'extrémité inférieure de la poutre (figure 4B).
- Placer une souris dans la zone de but pendant 2 minutes de sorte qu'il se familiarise avec ce milieu. Couvrir l'ouverture de la boîte de but avec une main gantée pendant 5 secondes si la souris essaie de marcher sur la poutre pendant ce temps pour décourager ce comportement.
- Former la souris en le plaçant sur la poutre juste à l'extérieur de l'ouverture de la boîte de but et de lui permettre de marcher dans la zone de but. Continuer à former la souris en le plaçant sur le faisceau progressivement plus loin de la zone de but jusqu'à ce que la souris est capable de marcher à partir de la ligne de départ de la zone de but sans l'aide et l'hésitation minime. Laissez la souris pour se reposer dans la zone de but pendant 1 min après chaque course.
- Commencer à tester la souris lorsque la formation est terminée.
- Début de l'enregistrement vidéo des caméras.
- Placer la souris à la ligne de départ de la poutre et patienter pendant qu'elle traverse le faisceau dans la direction de la zone de but.
- Arrêtez l'enregistrement vidéo sur cameras lorsque la souris atteint la case.
- Laissez la souris pour se reposer dans la zone de but pendant 1 min. Retirez tout urine ou les selles qui peuvent avoir été déposé au cours du procès en attendant.
- Répétez les étapes 3.4.1 à 3.4.4 jusqu'à un total de 5 essais ont été réalisés.
- Allumez le rotateur construit sur mesure à 3 Hz pendant 20 sec (comme dans le test de la tige tournante à vitesse fixe) pour permettre aux souris de se familiariser avec le son. Arrêtez la coiffe après 20 secondes par arrêt de la perceuse et placez les mains de chaque côté de la roue de roulement pour l'empêcher de tourner.
- Placer la souris à l'intérieur de la chambre au centre du dispositif de rotation et remettre le couvercle.
- Mettez la coiffe à son réglage le plus bas de 3 Hz à 20 sec. Début de l'enregistrement vidéo sur les caméras pendant ce temps, dans la préparation du prochain procès. Eteignez la perceuse à la fin de la 20 sec et placez les mains de chaque côté de la roue de roulement pour l'empêcher de continuer à faire tourner le passé initiale de 20 sec. Transfer la souris pour le début de la poutre d'équilibre aussi rapidement que possible et d'attendre que la souris traverse le faisceau de la zone de but.
- Arrêtez l'enregistrement vidéo des caméras lorsque la souris atteint la case de but et retourner la souris dans sa cage.
- Nettoyez l'appareil à faisceau d'équilibre avec 70% d'éthanol et de changer la serviette de papier dans la boîte de but après chaque souris a été testé.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Rotarod
La performance motrice chez la souris a été décrit comme le temps de tomber (TTF) enregistrée pour chaque souris sur 8 essais. Grâce à ces mesures de TTF, les courbes de formation pour chaque souris peuvent être tracées. Figure 2 montre des exemples de la performance du moteur d'un 1 mois-vieille souris et un de 9 mois vieille souris au cours de 8 essais. Ces courbes de formation montrent une augmentation de la TTF au cours des 3-5 premiers essais suivis d'un plateau ultérieure. Les mesures de TTF enregistrées avant le plateau ont été considérés formation (figure 2), tandis que les mesures de TTF qui forment le plateau ont été enregistrés et utilisés pour l'analyse de données (figure 5).
La figure 5 montre que le rendement du moteur sur la tige tournante se détériore avec l'âge. En comparaison avec leurs homologues 9 mois-vieux (n = 8), 1 month-old souris (n = 6) ont été en mesure de rester sur le rotarod significativement plus longue (18,38 ± 4,66 Balance à fléau La figure 6 montre les temps de traverser (TTT) à la poutre et franchir la ligne d'arrivée avant et après le stimulus vestibulaire pour les vieilles mois 1 souris, de 9 mois vieux et 13 mois. Dans une souris âgé d'un mois (n = 9), la stimulation vestibulaire a eu un effet minime sur le temps pris pour eux de traverser l'équilibre avec TTT similaire avant (3,49 ± 0,62 s) et après (3,81 ± 0,66 s) du stimulus. En revanche, les souris de 9 mois vieux (n = 6) ont nécessité plus de temps pour traverser la poutre après le stimulus vestibulaire (4,85 ± 1,67 vs 8,45 ± 2,59 s, p <0,05, test t de Student). En 13 souris âgé d'un mois (n = 5) TTT a augmenté suite à la stimulation vestibulaire (6,48 ± 2,19 vs 9,24 ± de 4.11 sec), mais ce n'était pas statistiquement significative. Pour examiner plus en détail l'interaction entre l'âge et les changements vestibulaires liés stimulus dans TTT, nous avons utilisé des mesures répétées ANOVA avec un test de Tukey a posteriori. Figure 6 montre que l'impact de la stimulation vestibulaire sur la performance de la poutre est significativement plus élevé dans neuf mois-vieux ( p <0,01) et 13 mois, (p <0,001) chez la souris par rapport à une souris mois. Ensemble, ces résultats indiquent que l'appareil à faisceau d'équilibre simple peut être utilisé en conjonction avec le rotateur construit sur mesure pour mesurer les modifications apportées au-vestibulaires des performances de la balance pendant toute la durée de vie de souris. 05/51605fig3highres.jpg "/> 
Figure 1. L'appareil de la tige tournante. (A) L'appareil de la tige tournante comporte cinq voies et est en mesure de tester un maximum de 5 rongeurs à un moment donné. Le cylindrica l chevilles (flèche) sur lequel les souris sont placées sont situés au-dessus des plates-formes d'atterrissage en métal (*) que les capteurs de pression de déclenchement d'acquisition de données. (B) Une photo d'un 1 mois-vieille souris et un bébé de 9 mois souris assis sur les chevilles faisant face à l'arrière de la tige tournante en vue d'un test. 
Figure 2. Courbes de formation rotarod. Un exemple d'une souris un mois-vieux et une de 9 mois vieux et leurs mesures de temps de tomber sur la tige tournante. Les mesures de temps de tomber pour les deux souris ont augmenté régulièrement au cours des essais 1 à 5 et donc ont été considérées comme des essais de formation. Une fois les essais stabilisés (augmentation des performances atteint un plateau; pointillé) des mesures de temps de tomber ont été enregistrées pour l'analyse des données.
Figure 3. L'rotateur construit sur mesure. (A) Le rotateur construit sur mesure est utilisé pour stimuler le système vestibulaire de la souris. Cette coiffe se compose d'un Dremel (tête de flèche) et une roue rongeur de roulement (*). (B) Une vue supérieure du rotateur. Les souris sont placées à l'intérieur de la chambre (tête de flèche) au centre de la roue de roulement. 
Appareil à faisceau Figure 4. Balance. (A) L'appareil de la poutre inclinée a une base de 80,3 cm de long, avec le début de la poutre située à 52,5 cm au-dessus du sol et la zone de but (*) surélevé de 60 cm au dessus du sol. (B ) Le comportement de la souris sur le fléau de balance est enregistrée par deux caméras placées à l'extrémité inférieure de la poutre. Les vidéos enregistrées fournissent vue de gauche et de droites des souris comme ils traversent la poutre et sont utilisés pour une analyse ultérieure. 
.. Figure 5 performances Rotarod diminue avec l'âge des souris un mois-vieux (n = 6) ont été en mesure de rester sur les chevilles tournantes significativement plus de 9 mois, (n = 8) souris (*, p <0,05). Les données sont représentées en moyenne ± écart-type. 
Figure 6. L'impact de la stimulation vestibulaire sur la performance de la poutre est supérieure avec l'âge. Stimulation vestibulaire a augmenté le temps de traverser la souris de 9 mois vieux (n = 6) et 13 mois, (5 n =) mais pas en 1 mois âgé (n = 9) des souris. Lorsque l'interaction entre l'âge et les changements liés à la relance-vestibulaires TTT est évalué l'impact de la stimulation vestibulaire balperformances de faisceau ment est nettement supérieure chez les souris de 9 mois vieux et 13 mois, par rapport à une souris mois. Les données sont représentées en moyenne ± écart-type. *; p <0,05 **; p <0,01 ***; p <0,001.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Étapes critiques dans le protocole
Des travaux antérieurs ont montré qu'il est facile de overtrain souris à la fois sur la tige tournante et un appareil à faisceau d'équilibre et en conséquence, l'acquisition des mesures précises peuvent être difficiles 15. Par exemple, le surentraînement sur la tige tournante peut conduire à des souris sautant volontairement large des chevilles au cours des deux périodes d'acclimatation et d'essai, tandis que le surentraînement sur la poutre d'équilibre peut conduire à l'arrêt plus fréquente (comportement exploratoire) et voyageant dans la direction opposée (vers la la ligne de départ) 15. En fin de compte, le surentraînement peut conduire à une sous-estimation de la capacité réelle du moteur. Il est donc essentiel que les courbes de formation soient évalués avant l'analyse.
Une autre étape cruciale dans le protocole de la tige tournante est de s'assurer que les souris face à la bonne direction (direction opposée à la rotation) avant de commencer chaque essai. Souris face à la mauvaise directiontion lorsque les chevilles commencent à tourner la difficulté à maintenir l'équilibre sur la cheville et donc début de l'automne, ce qui pourrait surestimer l'impact de l'essai. De plus, dans le test de la poutre, il est important de transférer les souris aussi rapidement que possible à partir du rotateur à la poutre d'équilibre que la récupération à partir de la défi vestibulaire commence immédiatement. Cela peut signifier que le déséquilibre causé par la coiffe et la réduction subséquente de la performance peut être sous-estimée.
Modifications et dépannage
Des modifications peuvent être apportées à la fois à la tige tournante et le test de la poutre dans le but de modifier la sensibilité des tests. Le test de la tige tournante peut être facilement modifié pour changer le niveau de difficulté de la tâche nécessaire du moteur pour détecter l'équilibre et moteur déficits. Ceci est peut être obtenu par la manipulation de la vitesse à laquelle les chevilles tournent pendant le test, et également si oui ou non ces rotations d'accélérer sur la durée de l'essai. Pour le test de la poutre différents faisceaux de lumière peuvent être utilisés pour régler la sensibilité de l'essai, avec de plus petites largeurs de faisceau engendrant un plus haut niveau de difficulté. Des poutres avec des sections transversales rectangulaires peuvent également être utilisés, bien que, dans une étude précédente en utilisant cette approche, il a été montré que les souris étaient capables de préhension sur les côtés de la poutre qui conduisent à des mesures aberrantes de temps pour traverser 15. Dans les deux essais de la tige tournante et la poutre d'équilibre, les souris peuvent être provoqués avec la stimulation vestibulaire et testés à nouveau sur l'appareil jusqu'à 3 fois. Toutefois, il convient de noter que les souris sont souvent réticents à compléter la tâche après avoir subi le premier essai avec le stimulus vestibulaire.
Limites
Les mesures de l'équilibre et de la capacité du moteur peuvent être affectés par la taille et le poids de chaque souris à l'essai 14. Cela signifie qu'il existe une possibilité que l'effet de l'âge sur les performances du moteur peut être augmentée par les effets de l'la gravité et du centre de masse. En effet, les souris avec relativement plus élevée la masse corporelle a été démontré que de moins bons résultats dans le test de la tige tournante 16. L'application de la coiffe vestibulaire minimise cependant la mesure où l'accomplissement de la balance est faussée par le poids et facilite l'attribution des performances de la balance à l'impact du vieillissement sur le système vestibulaire.
Importance de la technique par rapport aux méthodes existantes et méthodes alternatives
Il ya eu quelques études qui examinent directement vieillissement dans le système vestibulaire de toute espèce. Généralement ces études ont utilisé le VOR pour évaluer la fonction vestibulaire et ont montré que la fonction VOR est conservée jusqu'à 60 semaines d'âge avec seulement de petits changements après l'âge adulte est atteint 17,18. En plus des tests de VOR nécessitent généralement un certain degré de caractère envahissant pour fixer les bobines d'enregistrement de la cornée de l'animal, et nécessitent souvent une période de récupération de 3. Dû de la petite taille de l'oeil de la souris la solution la plus couramment utilisée, suivi de l'oeil de la vidéo, est également difficile à atteindre. Ensemble, ces difficultés ont limité le nombre d'études de VOR dans le modèle murin.
Les procédés décrits dans ce document emploient appareil communément utilisés pour évaluer la coordination motrice et l'équilibre. En outre, ces méthodes ont été utilisées pour étudier les changements qui se produisent au cours du développement et du vieillissement et celles qui sont dues à des modifications génétiques 5,7,19,20. Comme il a été démontré coordination motrice et l'équilibre à diminuer après 3 mois d'âge, l'utilisation additionnelle d'un stimulus simples vestibulaire dans le présent document facilite l'étude du système vestibulaire dans un modèle murin de vieillissement sans l'utilisation de techniques plus difficiles et invasives décrites ci-dessus 8. Cette information peut ensuite être utilisée pour corréler le comportement des changements cellulaires et sous-cellulaires sous-jacents qui se produisent dans le système vestibulaire avec l'âge.
tep "> Application avenir ou Itinéraire après maîtrise de cette techniqueBien que les méthodes décrites ici ne quantifient pas le niveau de déséquilibre éprouvée par les animaux post-rotation, outre l'application d'un stimulus vestibulaire peut être modifié pour inclure un système de notation basé sur la présence de symptômes, y compris la miction, la défécation et tremblements 21. D'autres moyens de quantification de la quantité de déséquilibre connu par les souris comprennent la mesure de la saccharine et l'absorption de kaolin comme indiqué précédemment 11,21. En fin de compte, la capacité de marquer l'effet lié vestibulaire du vieillissement dans une souris individuelle permet d'enquête sur les corrélations entre les performances de l'équilibre et des processus cellulaires / subcellulaire utilisant électrophysiologique ultérieure, moléculaire et à deux photons des techniques de microscopie 22.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rotarod | IITC Life Science Inc. | #755 | "Rat dowels" = 70 mm diameter. Do not allow ethanol to contact perspex. |
| iPhone | Apple | Can use any type of camera. Velcro fixed to the back surface for attachment to the the 3D articulated arm. | |
| 3D articulated arm | Fisso/Baitella | Classic 3300-28 | Any type of stable vertical stand would be adequate. Velcro is fixed to the apical end of the arm for iPhone attachment. |
| Wooden walking beam: 1 m long strip of smooth wood with a circular cross-section of 14 mm diameter | A range of diameters and cross section shapes can be used to suit experimental parameters | ||
| Wooden goal box (130 x 140 x 220 mm) made from 11 mm thick boards | |||
| Support stand made of 41 x 41 mm beams: 2 vertical beams 525 and 590 mm from ground at the start and goal ends respectively; 803 mm horizontal beam that runs along the ground directly under the walking beam; two 20 mm long beams act as "feet", joining the horizontal and vertical beams at each end; a 21 x 21 x 36 mm block hewn at the apical end of the "starting" vertical beam; a 13 x 13 mm aperture cut out of the center of this block, forming a tunnel which runs perpendicular to the walking beam. | Brace all joins with small steel brackets. | ||
| Black paint (water based) | Handycan | Acrylic Matt Black | 2-3 coats for all wooden surfaces of the balance beam apparatus |
| Clear finish | Wattle Estapol | Polyurethane Matt | Single coat for all beams. Double coat for all other surfaces of the balance beam apparatus |
| Foam, packaging material | To cushion any falls from the balance beam | ||
| 70% Ethanol, paper towels | Clean beam and goal box between each animal. | ||
| Gauze pads/paper towels | To line the floor of the goal box | ||
| Mouse house (from home cage) |
References
- Agrawal, Y., et al. Disorders of balance and vestibular function in US adults: data from the National Health and Nutrition Examination Survey, 2001-2004. Arch. Intern. Med. 169, 938-944 (2009).
- Schwab, C. W., Kauder, D. R. Trauma in the geriatric patient. Arch. Surg. 127, 701-706 (1992).
- Stahl, J. S., et al. A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements. J. Neurosci. Methods. 99, 101-110 (2000).
- Takemura, K., King, W. M. Vestibulo-collic reflex (VCR) in mice. Exp. Brain Res. 167, 103-107 (2005).
- Carter, R. J., et al. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J. Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
- Wallace, J. E., et al. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J. Gerontol. 35, 364-370 (1980).
- Ingram, D. K., et al. Differential effects of age on motor performance in two mouse strains. Neurobiol. Aging. 2, 221-227 (1981).
- Serradj, N., Jamon, M. Age-related changes in the motricity of the inbred mice strains 129/sv and C57BL/6j. Behav. Brain Res. 177, 80-89 (2007).
- Gage, F. H., et al. Spatial learning and motor deficits in aged rats. Neurobiol. Aging. 5, 43-48 (1984).
- Rustay, N. R., et al. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behav. Brain Res. 141, 237-249 (2003).
- Xiaocheng, W., et al. Expression of calcitonin gene-related peptide in efferent vestibular system and vestibular nucleus in rats with motion sickness. PloS One. 7, (2012).
- Beraneck, M., et al. Ontogeny of mouse vestibulo-ocular reflex following genetic or environmental alteration of gravity sensing. PloS One. 7, (2012).
- Carter, R. J., et al. Motor coordination and balance in rodents. Curr. Protoc. Neurosci. , (2001).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat. Rev. Neurosci. 10, 519-529 (2009).
- Luong, T. N., et al. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. J. Vis. Exp. (49), (2011).
- McFadyen, M. P., et al. Differences among eight inbred strains of mice in motor ability and motor learning on a rotorod. Genes Brain Behav. 2, 214-219 (2003).
- Shiga, A., et al. Aging effects on vestibulo-ocular responses in C57BL/6 mice: comparison with alteration in auditory function. Audiol. Neurootol. 10, 97-104 (2005).
- Stahl, J. S. Eye movements of the murine P/Q calcium channel mutant rocker, and the impact of aging. J. Neurophysiol. 91, 2066-2078 (2004).
- Fahlstrom, A., et al. Behavioral changes in aging female C57BL/6 mice. Neurobiol. Aging. 32, 1868-1880 (2011).
- Bâ, A., Seri, B. V. Psychomotor functions in developing rats: ontogenetic approach to structure-function relationships. Neurosci. Biobehav. Rev. 19, 413-425 (1995).
- Yu, X., et al. A novel animal model for motion sickness and its first application in rodents. Physiol. Behav. 92, 702-707 (2007).
- Tung, V. W., et al. An isolated semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium for electrophysiology and high-resolution two-photon microscopy. J. Vis. Exp. (76), (2013).
