Abstract
יש עלייה גדולה במודעות להשפעה החיובית של פעילות גופנית על השיפור כמה מדינות מחלה עם בסיס הנוירוביולוגי; אלה כוללים שיפור תפקוד הקוגניטיבי וביצועים פיזיים. כתוצאה מכך, יש עלייה במספר המחקרים בבעלי החיים העסקת תרגיל. הוא טען כי הערך פנימי אחד של פעילות גופנית בכפייה הוא שיש לו את החוקר שליטה על הגורמים שיכולים להשפיע את ההשפעה של פעילות גופנית על תוצאות התנהגותיות, בעיקר לממש את התדירות, משך, ועוצמה של משטר האימונים. עם זאת, עמידה במשטרי פעילות גופנית בכפייה עשויה להיות בעיה, במיוחד אם בלבול פוטנציאלי של העסקת רגל הלם יש להימנע. כמו כן, חשוב להביא בחשבון כי מאחר שרוב ליקויים קוגניטיביים ושל תנועה להכות באדם בגיל, קביעת השפעה של פעילות גופנית על ליקויים אלה צריכים לשקול שימוש במכרסמי בני עם רמה הגבוהה ביותר של עמידה על מנת להבטיח צורך מינימאלי למבחן subjects. הנה, הצעדים ושיקולים דרושים כדי להשיג ציות כמעט 100% להליכון תרגיל במודל מכרסם בגיל הרלוונטיים יוצגו ויידונו. על אף משטר אימונים מסוימים להיות מועסקים על ידי החוקר, הפרוטוקול שלנו צריך להיות שימוש לחוקרים כי הם מתעניינים במיוחד בהשפעה הפוטנציאלית של פעילות גופנית שנכפתה על ליקויים הקשורים להזדקנות, לרבות פרקינסון הקשורות להזדקנות ומחלת פרקינסון.
Introduction
אסטרטגיות אורח חיים לא פולשנית שיכול גם למנוע או להפחית ליקויים לקוגניציה ותנועה, שניהם קשורים לעתים קרובות עם הזדקנות, צוברות תאוצה כפרקטיקות קיימא לשמירה על בריאות ורווחת 1,2. לדוגמא, בדרגה בינונית עד פעילות גופנית קפדנית על בסיס שבועי ועקבי בגברים בגיל העמידה יכולה להגדיל באופן משמעותי את היכולות של תנועה בהשוואה לבני גילם באופן דומה בגיל עם גיל מתקדם 3. יתר על כן, ראיות מצביעות על כך שהגדלת אסטרטגיות אורח חיים אלה, כגון פעילות גופנית, יכולות להפחית או אפילו להפוך ליקויים הקשורים למחלות ניווניות כגון מחלת פרקינסון (PD) 4.
מאמצים להבין את המנגנונים המולקולריים של ליקויים הקשורים להזדקנות גם הופנו כלפי זיהוי כיצד אסטרטגיות לא פולשנית, כמו פעילות גופנית, הפוכות או להחליש את המנגנונים שתורמים לליקויים מסוג זה. פעילות גופנית על הליכון היא strat אחד כזהEGY להיות מועסק יותר ויותר במודלים של PD 5-7 ופגיעה קוגניטיבית 1, בם המנגנונים שמאחורי שיפורים בשל תנועה או תפקוד הקוגניטיבי עדיין נחושים. עם זאת, חשוב להדגיש כי הזדקנות היא הרקע הנוירוביולוגי של PD. לפיכך, לכל תרגום פוטנציאל של כל הטבת תרגיל במודל של בעלי חיים להתממש במצבו של האדם זה חייב לקחת בחשבון את הרקע הנוירוביולוגי של הזדקנות. לדוגמא, מנגנוני פיצוי שלהדוף ירידת ערך של תנועה במהלך התקדמות פ"ד עלולים להיפגע על ידי התהליך של הזדקנות 8. לפיכך, סביר להניח כי פרדיגמות תרגיל יש לפתח שלא רק לשקול את ההשפעה של הזדקנות בכל הנוכחות או עדר של פתולוגיה מחלה, אבל זה גם יכולות להיות יזם ומתוחזק במכרסמים בגיל.
לכן, בתמורה לסך של הזדקנות על הרקע הנוירוביולוגי, הבחירה של זן העכבריםיש לשקול בכובד על ידי החוקר. זני עכברוש כמה זמינים למחקרי הזדקנות, בעיקר פישר 344 וF 1 היברידי בראון נורווגיה / פישר 344 (BNF). העכברוש הנפוץ ספראג Dawley (זן outbred) הוא גם נוח לשימוש כזה, כפי שהוא משמש בדרך כלל במודלים של מחלות ניווניות, כגון מודל PD 6-hydroxydopamine. המעבדה שלנו משתמשת זני שניהם Dawley ספראג וBNF בהזדקנות ועבודת מחלה ניוונית של מערכת עצבים. בדו"ח זה, אנו מציגים תוצאות המדגישות פרוטוקולי התרגיל שלנו משתמשים בשתי הזנים. לחוקרים אלה מתמקדים אך ורק על לימודים הקשורים לגיל, מתח BNF מציע כמה יתרונות חשובים. ראשית, הוא יחסית פחות פגיע להפרעות הקשורות להזדקנות (כגון גידולים) ויש לו אריכות ימים יוצאות דופן (תוחלת חיים טיפוסית עולה 30 חודשים) בהשוואה לזנים אחרים. יש להם גם פחות השתנות במגוון של תוצאות פיסיולוגיות והתנהגותיים 9,ד מתאים גם לחקור גישות שתתערבנה בתהליך של הזדקנות. יתר על כן, בניסויים כגון פעילות גופנית נאלצה לדרוש טיפול ניכר על ידי החוקר, והאופי העדין של זן BNF הוא יתרון. שינויים הקשורים להזדקנות בתוכן רקמת דופמין striatal והמוח התיכון, כמו גם שינויי הפעילות של תנועה דומות בחולדות BNF ופרימטים 10-11. המעבדה שלנו יש גם ניסיון רב באפיון ומניפולצית striatal ואיתות דופמין המוח התיכון, כמו גם פעילות של תנועה במתח BNF 12-16. לכן, בגלל הסיכון של מחלות המבוססות על נוירו אחרים עולה עם הזדקנות, מודלים של בעלי חיים למחלות ניווניות של מערכת עצבים צריכים לשקול את השימוש בזנים של מכרסמים עם רקורד נרחב של שימוש במחקרי הזדקנות.
הפרוטוקול שלנו במסמך זה מתייחס גם לכמה בעיות קריטיות שהחוקר חייב לשקול בפרשנות של obtaine התוצאות שלהםד מפרוטוקול פעילות גופני. מנגנון הליכון מכרסמים (שהשימוש בם אנו נדגיש בדוח זה), מצויד בדרך כלל עם סלילי התחשמלות בחלק האחורי של כל מסלול של ההליכון שיכול להיות מנוטרל. עם זאת, כאשר סלילי התחשמלות אלה מופעלים, footshock קטן מועבר לנושא כפי שהוא בא במגע עם הסלילים. אסטרטגיה זו היא לעתים קרובות מועסק במחקרי פעילות גופני כדי להקל על תאימות להליכון תרגיל. זוהי נקודה קריטית בתמורה, במיוחד עבור אלה החוקרים המעורבים במחקרים התנהגותיים שמושפעים מdopamine- או נוראפינפרין-איתות. footshock חשמל הוא גורם דחק פיסיולוגי, והשפעתה על שני המערכות עצבי מתועדת היטב, עם הפעלה מוגברת של hydroxylase טירוזין 17-18. לפיכך, עלה ביוסינתזה של שני הנוירוטרנסמיטר יכול לבלבל את הפרשנות של כל השפעת פעילות גופנית, מה שהופך את החוקר אחראי לפרשנות אם כלשינוי שנצפה בהתנהגות לאחר פעילות גופנית נובע אך ורק למשטר אימונים או מתח footshock. חשוב לציין, הציעו משטר האימונים נאלצו לא להעסיק את השימוש של footshock בכל נקודה בהסתגלות הליכון או לממש תקופות אימונים.
משטרי תרגיל מוצלחים גם דורשים ציות מרבי לממש מנושאי בדיקה. העסקתו של footshock על מנת להשיג תאימות עלולה לבלבל את הפרשנות של תוצאות ניסוי, כאשר המדד התלוי קשור למוליך עצבי איתות שמושפע footshock (כפי שנדון בעבר). לפיכך, האתגר הוא להגיע מכרסמים, ומכרסמים בגיל מסוימים, כדי לעמוד במשטר אימונים. מטרה רצויה של כל משטר אימונים היא להשיג כמעט 100 ציות%, כמו זה יהיה להפחית את מספר בעלי החיים דרושים כדי להשלים את משטר אימונים. באופן ספציפי, תאימות מקסימלית למימוש ופרשנות של תוצאות משטר אימונים יכולה בדואר שהתקבל במשטר האימונים שלנו, כתוצאה ממספר הליכים לפני אימון ובכלל, 1) מחזור אור כהה הפוך המאפשר לבעלי חיים להתאמן בזמן המחזור שלהם הפעיל (בעקבות), 2) קווי התחלה לביצועים של תנועה הבטחה שווה לפני הפרדה קבוצות שליטה והפעילות גופנית, ו3) מציגים את נושאי בדיקה לתקופת הסתגלות שמציגה אותם בהדרגה לדרישות של משטר האימונים. כאן, השיקולים האמורים הניסיוניים והצעדים דרושים כדי להשיג ציות כמעט 100% להליכון תרגיל במכרסמים בגיל (> גיל 18 חודשים) יוערכו והציגו. לבסוף, הסביבה הקשורים בפעילות גופנית עשויה להיות מלחיצה, ובתור שכזה, הווה פוטנציאל מבלבל כדי לקבוע את ההשפעות פיסיולוגיות ספציפיות לפעילות גופנית. הפרוטוקול שלנו שולט גם לחשיפה לסביבה וישכנע לחץ הפוטנציאלי של ההליכון על ידי הכללת קבוצת nonexercise בכל היבט של שלב ההסתגלות (מו כוללריצת dest הליכון) ומעמיד אותם על הליכון הנייח במהלך אימוני פעילות גופני על הליכון. לפיכך, פרוטוקול זה נועד לתאר את האמצעים דרושים כדי לקבוע את ההשפעה הפיזיולוגית של פעילות גופנית לבד.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל הנהלים הבאים נערכו בהתאם לוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים והשימוש בLSU למדעי בריאות המרכז-Shreveport, ועולה בקנה אחד עם המכון הלאומי לבריאות הנחיות.
.1 נהלים לפני אימון
הערה: ציר זמן של כל הנהלים הרלוונטיים במשטר אימונים נאלצו זה נתח באיור 1.
איור 1 כפייה ציר זמן משטר אימונים. ציר זמן זה מפרט את האירועים החשובים של כל שלב של משטר אימונים זה במהלך כל שבוע של המחקר. השלב טרום ההסתגלות (השבועות 1-2) כרוך טיפול ניסוי ופעילות של תנועה בסיסית. במהלך שלב ההסתגלות (שבועות 3-4) כל החולדות לעבור 3 ימים של אימוני הסתגלות wכאן הם יושבים על הליכון הנייח ולאחר מכן 10 ימים של אימוני הסתגלות להליכון. מינימום של שני סבבים של פעילות גופנית (סיבוב 1 = 12 ימים רצופים) ואחריו תקופת מנוחת 2 שבועות נדרש בשלב אימונים (שבועות 5-10). מדידות התנהגות ו / או neurochemical יכולות להתבצע בזמן הפסקות אלה. יתר על כן, משטר זה יכול להיות שונה כדי לכלול סבבים רבים של פעילות גופנית בשלב זה. משקל גוף נמדד לאורך כל שלבי המחקר על בסיס שבועי, ולפני (פגישה ראשונה) ואחרי (הפגישה האחרונה) בכל שלב של משטר התרגיל הזה. עשרות אימוני פעילות גופני על הליכון מוקצים לאחר כל מפגשי ההסתגלות ואימונים, ונעו בין 1-4, עם 4 שהציון הגבוה ביותר האפשרי. בקצרה, ציון הכשרה של 4 מוקצה כאשר חולדות לממש את כל האימון ללא סיוע. באופן דומה, להקצות ציון הכשרה של 3 כאשר חולדות זקוקות לסיוע מינימאלי (כהגדרתה: סיוע בפחות מ 25% מהזמן של האימון) מהניסוי. להקצות ציון הכשרה של 2 כאשר חולדות דורשות הרבה סיוע (מוגדר כ: סיוע ליותר מ -25% מהזמן של האימון) מהניסוי במהלך האימון. לבסוף, להקצות ציון הכשרה של 1 עד חולדות שהן היענות נמוכות ולא מצליח להשלים אימון.
- עם ההגעה למושבה של בעלי החיים, וביחידים בית נפרדים כל הנושאים לתוך כלובי קופסת נעליים סטנדרטיים. לספק מזון ומי מודעה כרצונך לנושאים לאורך כל המחקר.
- לשמור על מחזור הפוך 12 שעה אור כהה (אורות ב1,800-0600 hr) במושבה בבעלי החיים, ולאפשר נושאים להסתגל למעגל הזה למינימום של שבוע אחד. לבצע את כל הניסויים התנהגותיים במהלך המחזור של הנושא הפעיל (הכהה), ו1-2 שעות לפני שינוי מחזור האור כהה.
- החל שבועיים לפני כל ניסויים התנהגותיים, לטפל בכל נושאי הבדיקה לכמה דקותההשתברות יומית לקראה את הנושא עם הנסיין, וכדי להקטין את לחץ חידוש מושרה לסביבות מוכרות, כגון התא של תנועה והליכון.
- למדוד משקל של כל נושא גוף פעם בשבוע, ומייד לפני (הפגישה הראשונה) ואחרי (פגישה האחרונה) כל מרווח גדול של הפרדיגמה התרגיל.
2 ערכות Baseline של תנועה פעילות: משימות קבוצתיות תרגיל כפייה קביעה
- להעריך הפעילות של התנועה הספונטנית של כל נושא ל60 דקות / יום למשך 5 ימים רצופים להקים יכולות של תנועה בסיסית. לנהל פגישות פעילות של תנועה בתאי פעילות של תנועת שטח פתוח אוטומטיים בהיקף של תיבת פרספקס (45 x 45 x 20 סנטימטר 3) עם רשת של קרינת אינפרא אדום התקנה אופקית ואנכי כפי שהוצע במדריך למוצר.
- בתחילתו של כל יום של ערכות פעילות של התנועה, העומס, ולהגדיר את המחשב וsoftwaמחדש תכנית מחוברת לתאי הפעילות של תנועת השטח הפתוח על מנת לרשום את מספר הפסקות קרן (פעילות של תנועה) במהלך כל מפגש.
- להוסיף כ -2 כוסות של מצעי אורן שבב לרצפה של החדר של תנועה לפני כל פגישה.
- להעביר את הנושאים מהמושבה בבעלי החיים לתאי הפעילות של התנועה בכלובים בביתם בסמוך למועד פגישת הפעילות של התנועה שלהם. לטעון נושאים לתא של תנועה שהוקצה להם תחת אור אדום, ולהתחיל בהפעלת 60 דקות במחשב ברגע שהם הונחו לתוך התא.
- עם השלמת הפעלת הפעילות של התנועה, להסיר נושאים מהתא של תנועה ולהחזיר אותם לכלוב בבית שלהם תחת אור אדום. מייד להחזיר את הנושאים חזרה למושבה של בעלי החיים.
- הסר מצעים מהחדר ולנקות את חדר קירות ורצפה עם 50% אתנול לאחר כל פגישה.
- חזור על שלבים 2.3-2.6 למפגשים של תנועה נוספות בכליום לפי צורך, עד שכל הנושאים שנבדקו. לנהל את כל פגישות הפעילות של התנועה בחושך, במהלך המחזור הפעיל של בעלי החיים, ו1-2 שעות לפני שינוי מחזור האור כהה.
- כדי להסביר את האפשרות של התרגלות לתאי הפעילות, לסובב כל נושא בין התאים הזמינים כך שהפעילות של התנועה נמדדה בתא שונה מהיום הקודם.
- אם פגישות מרובות צריכים להתנהל ביום אחד, לשנות את סדר בדיקה כך שנושאים נבדקים במטרה שונה מהמפגש הקודם.
- מהנתונים שנוצרו על ידי התוכנה המשמשת למדידת פעילות של תנועה, לקבוע הפעילות של התנועה הבסיסית של כל חיה עם 5 הפרמטרים של תנועה הבאה: מרחק כולל נסע (סנטימטר), פעילות אופקית (מספר הפסקות קרן), מספר תנועה (מספר התנועות יזמו) , משך הזמן נע (שניות), ומהירות תנועה (סנטימטר / sec).
- כדי להקצות exercisדואר וקבוצות nonexercise, לחשב את ממוצע הערך בכל 5 מפגשים לכל אחד 5 הפרמטרים של תנועה מצוינת בשלב 2.9 לעיל.
- מ5 הפרמטרים האלה, לקבוע פעילות גופנית וקבוצות nonexercise (שליטה) באופן שטווח שווה של הפעילות של תנועה מיוצגת בשני הקבוצות. בדרך זו, זוג חולדות יחד מבוסס על יכולות תנועה דומות, ולהקצות עכברוש אחד לקבוצת הפעילות הגופנית ועכברוש אחד לקבוצת nonexercise. כך, למשל, לשייך את שתי החולדות שמפגינות ממוצע הגבוהה ביותר של כל 5 הפרמטרים של תנועה יחד, ולהקצות עכברוש אחד לקבוצת הפעילות הגופנית ואחר לקבוצת nonexercise (משימות קבוצתיות נבחרות באקראי). חזור על תהליך זה לנושאים שנותרו.
- לשמור על זיווג בכל משטר האימונים נאלצו כולו ועבור כל נתוני ניתוחים.
- אם הנסיין הוא מתעניין בהשפעות של פעילות גופנית על פעילות של תנועה, למדוד u הפעילות של תנועה לאחר האימוןלשירם ההליכים המתוארים בצעדי 2.1-2.8.1 מתחילים ביום שלאחר אימון הליכון האחרון. הערה: אם החוקר מעוניין ו / או היתרי תוכנת הפעילות של התנועה האוטומטית, לבחון אמצעים הקשורים לחרדה (כלומר, משך זמן בפריפריה לעומת מרכז חדר פעילות) על מנת להעריך את החרדה היחסית של נושאים במהלך הערכות פעילות של תנועה.
.3 הסתגלות להליכון
- לנהל את כל ההליכים הקשורים לפעילות הגופנית על הליכון על הליכון מכרסמים ממונע עם נתיבים שמופרדים על ידי קירות פרספקס ברורים במהלך המחזור הפעיל של בעלי החיים, ו1-2 שעות לפני שינוי מחזור האור כהה.
- במקום של סלילי התחשמלות ממוקמים בחלק האחורי של כל מסלול, להשתמש בלימת פרספקס שתוכננה במיוחד כדי להתאים את מכשיר דישה, כך שנושאים ברציפות יכולים לממש ללא באים במגע עם סלילי ההתחשמלות. כדי למנוע את בלימת הכדור מהזזה במהלך האימונים, להחזיק את הבלימה במקום עם 1.5 בc-מהדק.
- בשל ניסוי טפל הנדרשים להכשרת פעילות גופנית על הליכון, לנהל את כל אימונים הליכון עם האורות הדולקים.
- נושאי תחבורה בכלוב בבית שלהם להליכון מייד לפני אימון פעילות גופני על הליכון. כאשר הליכון הוא נייח, חולדות עומס על הליכון בנתיב שהוקצה להם על ידי הזזה את הבלימה רק מספיק שנושאים יכולים לתמרן תחת הבלימה. חלק את בלימת הכדור בחזרה למטה למצב המנוחה פעם אחת בנושא נמצא על חגורת הליכון. אל תתחיל את הפגישה עד שכל הנושאים הוצבו בנתיב שהוקצה להם לישיבה.
- במהלך השלב הראשון של הסתגלות, למקם כל חולדה על אחד מארבעת הנתיבים של ההליכון הנייח (כמתואר בשלב 3.4) ל5-10 דקות / יום למשך 3 ימים רצופים. להגדיל את הזמן של כל פגישה עם כל אחד ד רצוףאיי (לדוגמא, 5 דקות ביום 1, 7 דקות ביום 2, ו10 דקות ביום 3), כפי שהחולדות להכיר את מנגנון הליכון ולהפחית את הפוטנציאל ללחץ חידוש למכשיר הליכון. חשוב: אל תניח חולדות בכל מקום על ההליכון (למשל, סלילי התחשמלות מנוטרלים) למעט החגורה הנייחת בשלב זה.
- בשלב השני של אימון הסתגלות, למקם כל חולדה על נתיב אחד של ההליכון הנייח מול הבלימה. כאשר כל הנושאים נמצאים במקום, להפוך את ההליכון למהירות איטית הליכה (למשל, 6 מ '/ דקה). ללא קשר לקיבוץ ניסיוני, לאמן את כל החולדות ללכת על ההליכון בשלב זה, כדי להבטיח שכל השפעות אפשריות שנצפו ממשטר אימונים נאלץ כתוצאה מהאימון הגופנית ולא רק מהיכולת לממש.
- כחגורה של ההליכון מתחילה להתגלגל, להבטיח שכל החולדות הולכות בכיוון קדימה. לסייע חולדות כnecessary של התמצאות או בעדינות דוחף אותם עד שהם נעים קדימה. במהלך תקופת הכשרת הסתגלות, לאמן חולדות ללכת על הליכון כזה שהם הולכים ברציפות על ההליכון ללא סיוע מהניסוי.
- להסתגל כל החולדות להליכון על ידי הגדלת המהירות בהדרגה על פני תקופה של 5-10 דק '/ יום למשך 10 ימים רצופים. כדי להקל עוד יותר ציות להליכון תרגיל, לאמן החולדות במהירויות נמוכות (6-8 מ '/ דקה) ל5-10 דקות במהלך 5 מפגשי ההסתגלות הראשונים, ולהגדיל למהירויות מתונות יותר (9-10 מ' / דקה) ל5 -10 דקות במהלך 5 מפגשי ההסתגלות האחרונים.
- ודא שכל החולדות יכולות לשמור על מהירות של 9-10 מ '/ דקה עבור 10 דקות עד המושב האחרון של תקופת אימוני הסתגלות.
- עם השלמת פגישת הסתגלות הליכון, להסיר נושאים מהליכון באותו אופן משמש לטעינת נושאים כמתואר בשלב 3.4. מייד לחזור נושאים בכלוב בבית שלהם ולהעביר אותם בחזרה למושבה של בעלי החיים.
- נגב את כל מסלול בודד כולל חגורת קירות והליכון עם 50% אתנול אחרי כל אימון פעילות גופני על הליכון בודד.
- לברר את יכולות המימוש של כל חולדה על פני האימונים על ידי הקצאת ציון תרגיל הליכון בסיומה של כל פגישה יומית. להקצות ציון הכשרה של 4 כאשר חולדות לממש את כל האימון ללא סיוע. באופן דומה, להקצות ציון הכשרה של 3 כאשר חולדות זקוקות לסיוע מינימאלי (כהגדרתה: סיוע בפחות מ 25% מהזמן של האימון) מהניסוי. להקצות ציון הכשרה של 2 כאשר חולדות דורשות הרבה סיוע (מוגדר כ: סיוע ליותר מ -25% מהזמן של האימון) מהניסוי במהלך האימון. לבסוף, להקצות ציון הכשרה של 1 עד חולדות שהן היענות נמוכות ולא מצליח להשלים אימון.
הערה: שיטת ניקוד התרגיל מותאמת, בחלקו, ממחקרים אחרים 19.- תכלול חולדות שלא יכול להשלים את שלב ההסתגלות בשל אי עמידה ו / או פגיעה בגוף שמונעת נושאים מפעילות גופני (למשל, זה כולל חולדות שמרוויחות ציון הכשרת פעילות גופנית על הליכון של 1 ליום ברציפות יותר מסוג אחד של אימון הסתגלות).
- ממוצע ציוני הליכון על פני כל תקופת הכשרה (למשל, אימון הסתגלות ואימונים) כדי לקבוע את יכולות המימוש של כל נושא. ודא שכל החולדות יכולות להרוויח ציון תרגיל הליכון של 4 במהלך אימון בסוף תקופת ההסתגלות.
- אם כמה חולדות אינן תואמות למהירויות תרגיל העליונים מתוחזק על ידי אחרים ברחבי אימון, להתאים את המהירות לחולדות אלה, כך שהם יוכלו להמשיך להפעיל לאותה כמות של זמן, אבל במהירות איטית יותר בכל האימונים. במקרה זה, לאמן חולדות איטיות יותר בseparאכלתי הפעלות ולהגדיל את המהירות כנושאים להסתגל למהירויות איטיות יותר.
- כדי להימנע מהפוטנציאל להטית נתיב על ההליכון במהלך אימון פעילות גופני על הליכון, לסובב כל עכברוש בין הנתיבים הזמינים של ההליכון, כך שהם מתאמנים במסלול שונה עם כל אימון שלאחר מכן.
הדרכת .4 הליכון תרגיל
- תתחיל אימוני פעילות גופני ביום שלמחרת אימון ההסתגלות האחרונה, ותמשיך להפעיל את החולדות ל12 ימים רצופים. לנהל מפגשים אלו במהלך המחזור הפעיל של בעלי החיים, ו1-2 שעות לפני שינוי מחזור האור כהה.
- בצע את הליכי הגדרה זהים עבור כל אימון פעילות גופני על הליכון משמש במהלך אימון הסתגלות, כפי שמתואר בצעדים 3.2 ו3.4.
- בתחילתו של כל מפגש, להפעיל את ההליכון למהירות נמוכה יותר, חימום (8 מ '/ דקה) יותר ממהירות האימון (9-11 מ' / דקה) שתישמר througHout שארית אימון תרגיל. תמשיך עם מהירות חימום זה ל5-10 דקות בתחילת הפגישה. להתאים את המהירות ל9-11 מ '/ דקה לשארית האימון. רכבת מכפיפה ממוצעת של 30 דקות כל מפגש לכל 12 הימים של אימונים.
- אחרי כל אימון תרגיל, להקצות ציון תרגיל הליכון לכל החולדות בקבוצת הפעילות הגופנית תוך שימוש באותה שיטת ניקוד התרגיל מתוארת בשלב 3.9. אל תקבע ציון אימונים בתקופת אימוני הליכון לחולדות nonexercise.
- לנהל את הפעילות הגופנית והפעלות nonexercise בנפרד. הנח את חולדות nonexercise על הליכון הנייח לאותו משך הזמן שמחזור הפעילות הגופנית שלהם הוכשר במהלך כל פגישה.
- כמתואר בשלב 3.11, לסובב כל עכברוש בין הנתיבים הזמינים של ההליכון, כך שהם מתאמנים במסלול שונה עם כל אימון שלאחר מכן.
- עם השלמת סבב אחדתרגיל, לנוח נושאים ל14 ימים. הערה: תקופת מנוחה זו נבחרה בהתבסס על התוצאות ממחקר הפיילוט שתואר ב2A דמויות ו2B.
- אם ארצה בכך, לנהל את הערכות התנהגותיות ו / או neurochemical שונות בתום תקופת הכשרת 12 היום. לעומת זאת, להמשיך בסיבובים הבאים של אימונים לאחר תקופת מנוחת 14 היום.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
תרשים של ציר הזמן של אירועים בכל שלושת השלבים של משטר האימונים נאלצו מוצג באיור 1. בנוסף להיפוך מחזור האור כהה, מדי יום טיפול לפני כל בדיקה ניסיונית, ושלב 1 של הכשרת הסתגלות, שבו נושאים לשבת על הליכון הנייח ל5-10 דקות / יום במשך 3 ימים ברציפות, יושמו כדי להגדיל את התאימות למשטר האימונים של כפייה. נהלים אלה נוספו לפרוטוקול על מנת למזער את הלחץ כרוך בסביבות רומן, וכדי שנושאים יהיו יותר נוטים ללכת על הליכון המרגש אם הם היו כבר מכירים את המנגנון הנייח. נהלים אלה תוארו באיור 1 הועסקו הבא מחקר פיילוט שנערך בחולדות BNF בי 50% מנבדקים היו היענות נמוכות למשטר אימונים נאלצו שנערכו בעבר בחולדות ספראג Dawley. במשטר אימונים נאלצו זו, חולדות ספראג Dawley 18 בן החודש היו נושאי בדיקה שעברו 30 דקות של פעילות גופנית ל12 ימים רצופים במהירויות של עד 15 מ '/ דקה (איור 2). תוצאות ראשוניות אלו מצביעות על כך שסיבוב אחד של פעילות גופנית (12 ימים רצופים) עלול להגביר את הפעילות של תנועה (איור 2 א), עם משך הזמן של השפעה זו של פעילות גופנית על הפעילות של תנועה שנמשכה אל שלאחר אימון בשבוע אחד. יתר על כן, אפקט ריבאונד של פעילות של תנועה מוגברת, בהשוואה לתחילת המחקר המקורי, נצפה בעקבות אותו משטר האימונים 12 יום לאחר חודש של חוסר פעילות (איור 2). לפיכך, בהותאמו משטר האימונים נאלצו המפורטים בפרוטוקול זה, סיבוב של פעילות גופנית בכפייה אחד כולל 12 ימים רצופים של פעילות גופנית ואחרי תקופת מנוחה של שבועיים. התוצאות באיור 2 מצביעות על כך שהציעו משטר האימונים נאלצו עלולים להגביר פעילות של תנועה בחולדות שהפעילות הגופנית ביחס לפעילות הבסיסית שלהם.
class = "jove_content"> כפי שנאמר בעבר, הערכות פעילות של תנועה בסיסית לשרת שתי מטרות קריטיות במשטר האימונים נאלצו הזה. ראשית, פעילות של תנועה בסיסית משמשת להקצאת נבדקים על מנת להבטיח ייצוג שווה ליכולות של תנועה בין הפעילות הגופנית וnonexercise (שליטה) קבוצות לפני הפעילות הגופנית התערבות, כך שאף הטיה הוא הציג בטעות לחדר העבודה. לדוגמא, קבוצת פעילות גופנית המכילה נושאים שמפגינות אחוז גבוה יותר של פעילות של תנועה גדולה יותר בהשוואה לקבוצת nonexercise מציגה הטיה ניסיונית. שנית, ללימודים עם עניין ספציפי בתנועה, יש לציין שפעילות בסיסית אינה משתנות על פני אנשים, ולכן קביעת ההשפעה של פעילות גופנית בכפייה חייב להיעשות על ידי השוואת פעילות (או אמצעים אחרים התלויים) לאחר אימון לבסיס על בסיס פרטני לפי פרט. לדוגמא, ערך שרירותי של 100 על הערכה שלאחר אימון בהשוואה לנקודת התחלה של 50 מצביעה על עלייה כפולה בפעילות. עם זאת, באותה המידה, הערכה שלאחר אימון של 150, ואילו גדולים יותר מאשר 100, מייצגת גידול של פי 1.5 רק נגד בסיס של 100. לכן, בנקודת ההתחלה לפני האימון האופטימלית מתוארת באיור 3. כאשר יחד עם המחזור שלהם, אין הבדל משמעותי בפעילות של תנועה בסיסית בין הקבוצות שהוקצו המיועדות לפעילות הגופנית ולקבוצות nonexercise לכל אחד מהפרמטרים של תנועה חמש כוללים (א) מרחק כולל נסע (סנטימטר), (n = 8 לכל קבוצה, עמ ' = .7142, לזווג מבחן t שני זנב), (פעילות ב ') אופקית (# של הפסקות קרן), (n = 8 לכל קבוצה, p = .7767, לזווג מבחן t שני זנב), () מספר תנועת C, (# של תנועות יזמו), (n = 8 לכל קבוצה, p = .6186, לזווג שני זנב מבחן t), זמן (ד ') בילה נעו (שניות), (n = 8 לכל קבוצה, p = .9307, לזווג שני -tailed מבחן t), ו( E) מהירות תנועה (סנטימטר / שנייה) (n = 8 לכל קבוצה, p = 0.655, לזווג מבחן t שני זנב). לפיכך, thesתוצאות הדואר מראות כי טווח שווה של היכולות של תנועה מיוצגת בשתי הקבוצות, וכי שניהם את היכולת ואת התגובה לפעילות גופנית לא יהיו מבוססת על הבדלים בפעילות של תנועה בין הקבוצות לפני הסתגלות אימונים.
כפי שנאמר קודם לכן, ~ ניתן להשיג 100 ציות% למשטר האימונים נאלצו הזה עם התוספת של כמה לפני אימון ונהלי הסתגלות הליכון. חשוב לציין, הצעדים שננקטו כדי להשיג ציות במשטר זה להגדיל את הרגישות של גילוי השפעת פעילות גופנית עם העסקתו של משטר אימונים של כפייה זו. דרך אחת למדוד השפעת פעילות גופנית היא באמצעות מדידות משקל גוף. בפרדיגמה זו, משקל גוף נמדדים על בסיס שבועי, ולפני (פגישה ראשונה) ואחרי (הפגישה האחרונה) בכל שלב של המשטר אימונים. כפי שמודגם בטבלה 1, חולדות תרגיל הייתה ירידה במשקל ממוצעת של 4.43 ± 0.32% בהשוואה למשקל הגוף לפני האימון שלהם. Comparatively, חולדות nonexercise היו ירידה במשקל ממוצעת של 0.05 ± 0.55% בהשוואה למשקל הגוף לפני האימון שלהם. כך, כצפוי, יש הבדל משמעותי בירידה במשקל כוללת ואחוז שינוי במשקל גוף לאורך כל משטר ההתעמלות הכפוי בין הפעילות הגופנית וחולדות nonexercise (n = 7 לכל קבוצה, p <0.01, לזווג מבחן t שני זנב). באופן דומה, הבדלים משמעותיים בירידה במשקל וירידת אחוזים במשקל גוף נצפו במהלך סיבוב 1 (n = 7 לכל קבוצה, p <0.01, לזווג שני זנב מבחן t) ו -2 עגולים של פעילות גופנית בכפייה (n = 7 לכל קבוצה, p <0.05). יש לציין, לא היו הבדלים משמעותיים בשני פרמטרים בשלבים הבסיסיים או הסתגלות, מצביעים על כך שרק תקופות אימונים נאלצו השפיעו על משקל גוף. תוצאה זו מצביעה על כך שיש לו את המשטר האימונים של השפעה פיזיולוגית לאימות על חולדות בקבוצת הפעילות הגופנית, אשר עשוי להיות בלתי תלויה במשתנים אחרים שהחוקר הוא מדידה. בהתחשב בכך שמשקל הגוף שלנושאים אלה נע 378-572 גרם לאורך כל תקופת המחקר, ירידה של 4% במשקל גוף אינה נחשבת מזיקה לכוללת לרווחתה של נושאים, וגם נמצאים בטווח של מחקר הפיילוט הקודם שלנו נאלצו משטר אימונים עם חולדות ספראג Dawley בי ירידה של 6% במשקל גוף נצפתה במהלך אותה תקופת הזמן. לבסוף, נציין, כי אין קשר מובהק ממשקל גוף לפעילות של תנועה נצפה בהערכות בסיס של משקולות גוף אדם נגד פרמטרים פעילות בודדים של תנועה מופיעים באיור 3.
עשרות פעילות גופנית על הליכון מוקצים לאחר כל אימון הסתגלות והליכון, ולאפשר הנסיין לברר את היכולות גופני של כל נושא בכל משטר זה. לדוגמא, ציון תרגיל הליכון של 4 מעיד על עמידה מקסימלי למשטר לישיבה מסוימת, ואילו ציון תרגיל הליכון של 1 מעיד על noncompliance למשטר לישיבה מיוחדת. לפיכך, כאשר קריטריוני התאימות מועסקים במשטר זה, ציוני פעילות גופני על הליכון צריכים לשקף תאימות תרגיל אשר באה לידי ביטוי על ידי הקצאת ציונים של 3 או 4 במהלך אימוני הסתגלות, שניהם תרגיל וחולדות nonexercise מאומנים לממש על ציוני תרגיל הליכון והליכון מוקצים לשתי הקבוצות בשלב זה בלבד. לעומת זאת, ציוני פעילות גופני על הליכון מוקצים רק לשם הפעלת חולדות במהלך כל סיבוב של פעילות גופנית בכפייה. תוצאות של ציוני תרגיל הליכון משתי ההסתגלות ואימוני פעילות גופנית על הליכון מוצגות באיור 4. במהלך אימון הסתגלות, אין הבדל משמעותי בציון תרגיל הליכון הממוצע בין הפעילות הגופנית וקבוצות nonexercise (n = 7 לכל קבוצה, p = 0.656, לזווג שני זנב מבחן t) כפי שמוצג באיור 4 א. זה מצביע על כך שני חולדות הפעילות הגופנית וnonexercise היו שניהם תואמות ומסוגלים להסתגל לTreתרגיל admill דומה. איור 4 מראה כי חולדות תרגיל היו תואמות להליכון תרגיל באמצעות שני סבבים של אימוני פעילות גופני על הליכון, כציוני תרגיל הליכון הממוצעים לא היו שונים באופן משמעותי בין שני הסיבובים הבאים (n = 7, p = 0.2336, לזווג שני זנב מבחן t). לפיכך, ברגע שהם מרגילים לממש אימונים, חולדות תרגיל נשארו תואמות באמצעות שני סבבים של פעילות גופנית בכפייה. לבסוף, חשוב לציין כי בהתחשב בממוצע הגבוה של ציוני תרגיל הליכון באימוני ההסתגלות שניהם (בשילוב ציון מימוש ממוצע = 3.09) ואימון גופני (ציון משולב ממוצע תרגיל = 3.80), מעורבות חוקר, במונחים של סיוע לנושאי בדיקה, במהלך אימונים בודדים הוא מינימאלי לאחר כמה הפגישות הראשונות של אימון הסתגלות.
איור 1 כפייה ציר זמן משטר אימונים. ציר זמן זה מפרט את האירועים החשובים של כל שלב של משטר אימונים זה במהלך כל שבוע של המחקר. השלב טרום ההסתגלות (השבועות 1-2) כרוך טיפול ניסוי ופעילות של תנועה בסיסית. במהלך שלב ההסתגלות (שבועות 3-4) כל החולדות לעבור 3 ימים של אימוני הסתגלות שבו הם יושבים על הליכון הנייח ולאחר מכן 10 ימים של אימוני הסתגלות להליכון. מינימום של שני סבבים של פעילות גופנית (סיבוב 1 = 12 ימים רצופים) ואחריו תקופת מנוחה של שבועיים נדרש בשלב אימונים (שבועות 5-10). מדידות התנהגות ו / או neurochemical יכולות להתבצע בזמן הפסקות אלה. יתר על כן, משטר זה יכול להיות שונה כדי לכלול סבבים רבים של פעילות גופנית בשלב זה. משקל גוף נמדד לאורך כל שלבי המחקר על בסיס שבועי, ולפני (פגישה ראשונה) ואחרי (הפגישה האחרונה) בכל שלב של משטר התרגיל הזה. Treadmill ציוני אימונים מוקצים לאחר כל מפגשי ההסתגלות ואימונים, ונע בין 1-4, עם 4 שהציון הגבוה ביותר האפשרי. בקצרה, ציון הכשרה של 4 מוקצה כאשר חולדות לממש את כל האימון ללא סיוע. באופן דומה, להקצות ציון הכשרה של 3 כאשר חולדות זקוקות לסיוע מינימאלי (כהגדרתה: סיוע בפחות מ 25% מהזמן של האימון) מהניסוי. להקצות ציון הכשרה של 2 כאשר חולדות דורשות הרבה סיוע (מוגדר כ: סיוע ליותר מ -25% מהזמן של האימון) מהניסוי במהלך האימון. לבסוף, להקצות ציון הכשרה של 1 עד חולדות שהן היענות נמוכות ולא מצליח להשלים אימון.
איור מחקר .2 פיילוט של ההשפעה של 12 ימים לתרגיל CED על פעילות של תנועה במשך שבוע אחד ואת ההשפעה של אותו המשטר באופן יזום לאחר חודש אחד של חוסר פעילות. חולדות ספראג Dawley שמונה עשרה בן חודש זכר עברו הערכה של תנועה בסיסית במהלך המחזור שלהם לא פעיל (תקופת nonwake) תחת תאורה סביבתית נומינלית מלאה בתא של תנועה שטח פתוח. הממוצע של 5 יומי, 60 הפעלות דקות הושגה עבור כל חולדה, וחולדות היו אז הפרדה לקבוצת nonexercise (NE) או קבוצת המימוש (E). מספר תנועת Baseline (ב ') בחולדות בקבוצת nonexercise (NE-B) או קבוצת מימוש (EB) לא היה שונה באופן משמעותי. בעקבות 12 ימים רצופים של פעילות גופנית בכפייה (30 דקות / יום, 12-15 מ '/ דקה), הפעילות של תנועה הוערכה במהלך המחזור שלהם הפעיל (בעקבות) (עם אורות מעומעמים). בדיקת נושאים בזמן המחזור הפעיל שלהם סיפקה גירוי טבעי שגורם השוואות תנועה מאפשרת נגד צעדים בסיסיים שבו הפעילות של תנועה היא, כצפוי, פחות כאשר להעריך העורך במהלך מחזור השינה ועם תאורה מפוזרת. חולדות שהתעמלו (E-סיבוב 1) ל12 ימים רצופים הציגו יחסי פעילות של תנועת 41% יותר לתחילת המחקר הבודד המקורית שלהם (n = 5 לכל קבוצה, p <0.01, T = 8.25, לזווג מבחן t שני זנב), ואילו חולדות בקבוצת nonexercise (NE-סיבוב 1) הציגו פעילות של תנועה במגמה לכיוון עלייה, אך לא שונה באופן משמעותי מנקודת ההתחלה שלהם (n = 5 לכל קבוצה, p = 0.11, T = 2.05, לזווג מבחן t שני זנב). לאחר חודש אחד של חוסר פעילות, אותו החולדות עברו משטר זהה שני תרגיל וחולדות בקבוצת הפעילות הגופנית (E-סיבוב 2) הציגה עליית 61% בפעילות של תנועה בהשוואה לרמת הפעילות הבסיסית בודד המקורית שלהם המתאימה (n = 4 לכל קבוצה , P <0.05, T = 5.34, לזווג שני זנב מבחן t), בהשוואה לטרנד לא משמעותי לכיוון עלייה בקבוצת nonexercise (NE-סיבוב 2) (n = 4 לכל קבוצה, p = 0.13, T = 2.08 , לזווג מבחן t שני זנב).
איור 3 השוואה של פרמטרים פעילות של התנועה הבסיסיות בפעילות גופנית וקבוצות nonexercise. להקמת פעילות של תנועה בסיסית, 5 ניסויים של תנועה (60 דקות / יום; 5 ימים) נערכו בחולדות BNF זכר 18 בן החודש לפני מכשיר דיש אימון הסתגלות. הערכים הממוצעים של הניסויים של תנועה חמש נקבעו לכל חמשת הפרמטרים של תנועה נמדדו. אמצעי הפרמטרים של תנועה שימש כדי להקצות תרגיל וnonexercise (שליטה) קבוצות כאלה שיש מגוון שווה של הפעילות של התנועה המיוצגת בשתי הקבוצות. נבדקים לזווג המבוסס על ערכים ממוצעים דומים בכל הפרמטרים של תנועה. ברגע שהזוגות והקבוצות חולקו מבחן t מזווג שני זנב בוצע עבור כל אחד מ5 פרמטרים על מנת להבטיח שלא היו הבדלים משמעותיים בl יכולות ocomotor בין שתי הקבוצות. לסיכום, מבחן t מזווג שני זנב לא הראה הבדלים משמעותיים ב() מרחק כולל נסעו (סנטימטר), (n = 8 לכל קבוצה, p = .7142, T = .3815), פעילות אופקית (ב) (# של הפסקות קרן), (n = 8 לכל קבוצה, p = .7767, T = .2948), (ג) מספר תנועה, (# של תנועות יזמו), (n = 8 לכל קבוצה, p = .6186, T = .5207), ( זמן) D בילה נע (שניות), (n = 8 לכל קבוצה, p = .9307, T = .9011), ו( E מהירות תנועה) (סנטימטר / שנייה) (n = 8 לכל קבוצה, p = 0.655, T = .4569 ). תוצאות אלו הבטיחו כי טווח שווה של היכולות של תנועה היה מיוצג בשתי הקבוצות, וכי שניהם את היכולת ואת התגובה לפעילות גופנית לא הייתה מבוססת על הבדלים בפעילות של תנועה בין הקבוצות לפני הסתגלות אימונים.
00 "/>
ציוני איור 4 הליכון פעילות גופני במהלך הסתגלות (A) ואימוני פעילות גופני על הליכון (B). ציוני תרגיל הליכון מוקצים אחרי כל תקופת הכשרת הסתגלות והפעילות גופנית על הליכון, ומשמשים כמדד לעמידה בכל מפגש. ציונים נעים בין 1-4, עם 4 הם הגבוהים ביותר. ציון של 4 מוקצה כאשר נושאים לממש את הפגישה כולה ללא סיוע. עשרות רבות של 3 ו -2 מוקצים כאשר נושאים לממש עם סיוע מינימאלי או מקסימאלי מהניסוי, בהתאמה. לבסוף, ציון של 1 הצטרף לנושאים שלא לסיים את האימון. פעילות גופנית וחולדות nonexercise שני עוברים הכשרת הסתגלות, ובכך, שתי הקבוצות של חולדות מוקצות ציוני תרגיל הליכון בהסתגלות. כפי שניתן לראות ב (א), אין הבדל משמעותי בציוני תרגיל הליכון הממוצעים בין הפעילות הגופנית וחולדות nonexercise. הדבר מצביע על כך שני הקבוצות של חולדות הצליחו acclImate להליכון תרגיל באופן דומה, ויתר על כן, כי שני הקבוצות היו תואמות להכשרת הסתגלות (n = 7 לכל קבוצה, p = 0.656, T = 2.270, לזווג שני זנב מבחן t). במהלך אימוני פעילות גופני על הליכון, רק חולדות התרגיל מוקצות ציוני פעילות גופני על הליכון מאז חולדות nonexercise לא לממש בשלב זה. (ב ') מוכיח כי חולדות תרגיל הצליחו לשמור על ציוני תרגיל הליכון של 3-4 בשני סבבים של אימון גופני. באופן דומה, אומר ציוני פעילות גופני על הליכון לא היו שונים משמעותי בין שני הסבבים של פעילות גופנית (n = 7, p = 0.2336, T = 1.234, לזווג מבחן t שני זנב) והיו תואמים בשני סבבים של פעילות גופנית בכפייה.
| Nonexercise (n = 8) | תרגיל (n = 7) | ||||||
| מדדי משקל הגוף | p-value | ||||||
| התחל גוף משקל (ג) | 457.10 ± 20.16 | 476.00 ± 26.85 | |||||
| סוף גוף משקל (ג) | 450.80 ± 21.63 | 454.90 ± 25.55 | |||||
| Baseline | |||||||
| הרזיה (ז) | 5.69 ± 1.46 | 5.21 ± 2.35 | p = .982 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 1.35 ± 0.36 | 1.10 ± 0.51 | p = 0.811 | ||||
| הסתגלות-Phase 1 | |||||||
| הרזיה (ז) | 3.88 ± 0.56 | 3.93 ± 0.74 | p = 0.850 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 0.87 ± 0.16 | 0.83 ± 0.16 | p = 0.680 | ||||
| הסתגלות-Phase 2 | |||||||
| הרזיה (ז) | 5.81 ± 1.27 | 8.07 ± 2.39 | p = 0.486 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 1.29 ± 0.26 | 1.61 ± 0.47 | p = .744 | ||||
| תרגיל סיבוב 1 | |||||||
| הרזיה (ז) | 6.31 ± 1.00 ** | 13.50 ± 1.78 ** | p <0.01 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 1.45 ± 0.24 ** | 3.03 ± 0.47 ** | p <0.01 | ||||
| תרגיל סיבוב 2 | |||||||
| הרזיה (ז) | 0.5 ± 1.254 * | 11.29 ± 3.05 * | p <0.05 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 0.07 ± 0.30 * | 2.38 ± 0.63 * | p <0.05 | ||||
| הרזיה בסך הכל | </ Td> | ||||||
| הרזיה (ז) | 1.88 ± 2.63 ** | 21.14 ± 1.93 *** | p <0.01 | ||||
| שינוי באחוזים במשקל גוף (%) | 0.05 ± 0.55 ** | 4.43 ± 0.32 ** | p <0.01 |
טבלת 1 מדידות משקל הגוף במהלך משטר האימונים של כפייה. בפרדיגמה זו, משקל גוף נמדדים על בסיס שבועי ולפני (פגישה ראשונה) ואחרי (הפגישה האחרונה) בכל שלב של המשטר אימונים כדי לספק מידה של ההשפעות הפיזיולוגיות של משטר האימונים נאלצו הזה. ערכים מוצגים כממוצע ± SEM, ומבחן t מזווג שני זנב שימש לanalyze הבדלים בין הפעילות הגופנית וקבוצות nonexercise לאחר כל שלב של המשטר. בסך הכל, חולדות תרגיל הייתה הפסד ממוצע במשקל של 21.14 ± 1.93 גרם וירידת 4.43 ± 0.32% במשקל גוף. יחסית, יש לי חולדות nonexercise אובדן ממוצע במשקל של 1.88 ± 2.63%, וירידת 0.05 ± 0.55% במשקל גוף. לפיכך, יש הבדל משמעותי בסך הכל ירידה במשקל (n = 7 לכל קבוצה, p = 0.0016, T = 5.417, לזווג מבחן t-זנב שני) וירידת אחוזים במשקל גוף (n = 7 לכל קבוצה, p = 0.0021 , T = 5.158, לזווג שני זנב מבחן t) בכל משטר האימונים נאלצו הזה בין הפעילות הגופנית וחולדות nonexercise. הבדלים משמעותיים בירידה במשקל (n = 7 לכל קבוצה, p = 0.0036, T = 4.633, לזווג מבחן t-זנב שני) וירידת אחוזים במשקל גוף (n = 7 לכל קבוצה, p = .0037, T = 4.603, לזווג שני זנב מבחן t) נצפה במהלך סיבוב 1 תוצאות דומים נצפו בסיבוב 2 של פעילות גופנית בכפייה שביש הבדל משמעותי כמו בירידה במשקל (n = 7 לכל קבוצה, p = .0163, T = 3.305, לזווג שני זנב מבחן t) וירידת אחוזים במשקל גוף (n = 7 לכל קבוצה, p = .0174, T = 3.255, לזווג שני זנב מבחן t) בין הפעילות הגופנית וקבוצות nonexercise. עם זאת, לא נמצא הבדלים משמעותיים נצפו באו פרמטר בתקופות הבסיס או הסתגלות, הוכחה שרק תקופות אימונים נאלצו להפעיל את השפעה פיזיולוגית על חולדות בקבוצת הפעילות הגופנית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
יש עדויות לכך שאסטרטגיות אורח החיים, כגון פעילות גופנית, עשוי להפחית את הסיכון למחלות כרוניות הקשורות לגיל ותסמיני הקרדינל שלהם, כוללים אלה של מחלות ניוון עצביות כמו אלצהיימר ופרקינסון 20. התועלת של פעילות גופנית בכפייה על הליכון, בניגוד לפעילות גופני מרצון על גלגל ריצה, היא שהחוקר יכול לקבוע את התדירות, שיעור, ו / או עוצמה של פעילות גופנית, ומשך האימון. כך, השפעות שלאחר אימון ספציפיים, כגון של תנועה מוגברת או תפקוד הקוגניטיבי, ניתן לחזות או לצפות הבא התעסוקה של משטר נתון. יתר על כן, התרגום של תוצאות מהליכון תרגיל נאלץ המצב האנושי הוא מאוד סביר. למעשה, מחקרים שנעשה לאחרונה בחולי פרקינסון להוכיח כי כאשר החולה עומד במשטר אימונים שנקבעו על ידי מאמן על אופני טנדם, חולים אלו מציגים עשרות של תנועה משופרות בcomparisלחולי פרקינסון שרק להתאמן בקצב שלהם 4.
השכיחות של מחלות ניווניות מגבירה באופן משמעותי עם הזדקנות. לפיכך, גיל הוא שיקול חשוב בעת תכנון מחקרים שמטרתם לתרגם כל תוצאות אפשריות למצבו של האדם. לדוגמא, מחקרים שעושים שימוש במודלים בגיל ההתבגרות או בבעלי החיים בוגרים ללמוד מחלה ניוונית של מערכת עצבים לא לקחת בחשבון שההזדקנות הוא הרקע הנוירוביולוגי של מחלות מסוג זה. זה עלול להיות מבלבל את התרגום של כל תופעות נצפות קליני משום הגורם הפיזיולוגי של גיל לא נחשב באופן מלא במחקרים מסוג זה. לכן, מחקרים שבדקו את ההשפעות של פעילות גופנית על או של תנועה או תפקוד הקוגניטיבי, צריכים לשקול שימוש במודלים של בעלי חיים בגיל מאז ליקויים קוגניטיביים ושל תנועה קשורים גם עם גירעונות הקשורים בגיל במדדי neurochemical בתוך 10,12,16 מערכת העצבים המרכזיות. זה היה מאפשר להבנת שמקורן יותר של תופעות הנוירוביולוגי של פעילות גופנית על של תנועה ותפקוד הקוגניטיבי עם הזדקנות באו הנוכחות או עדר של פתולוגיה מחלה.
לבסוף, על מנת להעריך את השפעתה של פעילות גופנית לבדה על צעדים שלאחר אימון בתפקוד הקוגניטיבי או של תנועה, שלוש שיטות חיוניות להשגת תאימות כמעט 100% למשטר אימונים. ראשית, חשוב לשמור על מחזור אור כהה הפוך לאורך כל השלבים של משטר האימונים של כפייה. הדבר מבטיח כי נושאי בדיקה מתאמנים במהלך המחזור שלהם הפעיל (בעקבות). שנית, הוא חיוני, כי מבחן הנבדקים התאקלמו לאט לשתי סביבת הליכון והציוד המשמש לקביעה של תנועה שלהם או תפקוד הקוגניטיבי. הנה, החוקר צריך לפעול בהתאם לנהלים המפורטים באיור 1 בציר הזמן המומלץ. לבסוף, אף פעם לא צריך לשמש מנגנון footshock החשמלי בשלב כלשהו של משטר אימונים של כפייה זו.במקום זאת, כפי שמודגשת בפרוטוקול, בלימת פרספקס יכולה להיות מנוצלת כדי לעודד נושאים להמשיך פעילות גופנית בזמן האימונים הליכון. בשלב זה, משטר האימונים שתוארו צריכים להיחשב נקודת התחלה לכל מעבדה, בציפייה שהתדירות ומשך הזמן של משטר ההתעמלות יכולות להיות מגוונת על פי הפרדיגמה של החוקר. הגבולות לאריכות הימים של זה אילץ את משטר אימונים בהחלט עדיין לא הבינו, אבל יש להניח שחסימת פציעה, חולדות תואמות צריכה להיות מסוגלים לשמור על דבקות במשטר האימונים למספר החודשים. עם זאת, יש לציין כי המהירות שבה נושאי בדיקה רשאיות לבצע פעילות גופנית על הליכון בתוך מסגרת זמן נתון (30 דקות במשטר זה) עשוי לדרוש התאמה ומהירויות המרביות לא חרגו 15 מ '/ דקת המחקרים הנ"ל. התאימות הטובה ביותר עשויה להתממש במהירויות שלא יעלו על 11 מ '/ דקה. ואכן, אם ברצוננו טרנסמאוחר ממצאי התרגיל לאוכלוסייה המזדקנת בגיל העמידה ו, הייתי מצפים שהפרוטוקול של בעלי החיים המייצג ביותר הוא אחד שמתמקד באריכות ימים ועמידה, ולא מהירות.
לסיכום, פרוטוקול פעילות גופני בכפייה זה אחד שיכול להיות מועסק בכמעט כל מעבדה, במיוחד עבור אלה עם דגש על מחלות והזדקנות ניווניות. נושאי הבדיקה המשמשים בדוח זה היו כל גיל 18 חודשים בתחילת המחקר. יתר על כן, החיוניים הדרושים כדי להשיג ציות כמעט 100% בנבדקי הצעדים יש גם דנו. ברור שרכישה 100 ציות% הוא יתרון משמעותי לחוקר, בעיקר משום שאחד יהיה רק להשתמש במספר הנושאים הנדרשים לבדיקת השערה שניתנה בכח הרצוי. יתר על כן, השגת תאימות 100% במשטר זה אינו דורשת העסקת footshock החשמלי. ואכן, חיסול footshock החשמלי הוא הכרחי על מנת interpret ההשפעה של פעילות גופנית על מדדי התנהגותיים שתלויים קטכולאמינים, במיוחד דופמין, בהתחשב בהשפעה ידועה זה זמן רב של גורמי דחק כמו footshook על ביוסינתזה קטכולאמינים 17-18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
מימון עבור עבודה זו סופק בחלקו על ידי מענק מחקר הוענק לMF סלווטורה מהמכון הלאומי להזדקנות (AG040261). המחברים גם רוצים להכיר ויקטוריה שדות על סיועה בניסויים התנהגותיים הקשורים לעבודה שהוצגו ומקנזי בוסתן לעזרתו עם הבנייה של הבלימה להליכון.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Exer-4 Treadmill for Rats | Columbus Instruments | 96157-2 | Columbus has a variety of treadmills for animals with varying numbers of lanes and other options such as metabolic measurements |
| Animal Activity Meter: Opto-Varimex 4-Auto Track | Columbus Instruments | 0170-R4 | Columbus has several options for activity chambers with varying arena sizes, beam spacing, and sensors |
References
- Erickson, K. I., et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (7), 3017-3022 (2011).
- Zigmond, M. J., Cameron, J. L., Hoffer, B. J., Smeyne, R. J. Neurorestoration by physical exercise: Moving forward. Parkinsonis., and Related Dis. 18 (S1), S147-S150 (2012).
- Savela, S. L., et al. Physical activity at midlife and health-related quality of life in older men. Arch. Intern. Med. 170 (13), 1171-1172 (2010).
- Ridgel, A. L., Vitek, J. L., Alberts, J. L. Forced, not voluntary, exercise improves motor function in Parkinson's disease patients. Neurorehabil. Neural Repair. 23 (6), 600-608 (2009).
- Demirel, H. A., Serova, L., Sabban, E. L., Broxson, C. S., Powers, S. K. Gene expression of catecholamine biosynthetic enzymes following exercise: modulation by age. Neuroscience. 103 (3), 703-711 (2001).
- Petzinger, G. M., et al. Effects of treadmill exercise on dopaminergic transmission in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned mouse model of basal ganglia injury. J. Neurosci. 27 (20), 5291-5300 (2007).
- Yoon, M. C., et al. Treadmill exercise suppresses nigrostriatal dopaminergic neuronal loss in 6-hydroxydopamine-induced Parkinson's rats. Neurosci. Lett. 423 (1), 12-17 (2007).
- Collier, T. J., et al. Aging-related changes in the nigrostriatal dopamine system and the response to MPTP in nonhuman primates: Diminished compensatory mechanisms as a prelude to parkinsonism. Neurobiol. Dis. 26 (1), 56-65 (2007).
- Phelan, J. P., Austad, S. N. Selecting animal models of human aging: inbred strains often exhibit less biological uniformity than F1 hybrids. J. Gerontol. 49 (1), B1-B11 (1994).
- Yurek, D. M., Hipkens, S. B., Hebert, M. A., Gash, D. M., Gerhardt, G. A. Age-related decline in striatal dopamine release and motoric function in brown Norway/Fischer 344 hybrid rats. Brain Res. 791 (1-2), 246-256 (1998).
- Spangler, E. L., Waggie, K. S., Hengemihle, J., Roberts, D., Hess, B., Ingram, D. K. Behavioral assessment of aging in male Fischer 344 and brown Norway rats strains and their F1 hybrid. Neurobiol. Aging. 15 (3), 319-328 (1994).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Spann, S. L., Dempsey, C. Aging reveals a role for nigral tyrosine hydroxylase ser31 phosphorylation in locomotor activity generation. PLoS One. 4 (1), (2009).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. GFR α-1 receptor expression in the aging nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. J. Neurochem. 115 (3), 707-715 (2010).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Dempsey, C., Fields, V. Comprehensive profiling of dopamine regulation in substantia nigra and ventral tegmental area. J. Vis. Exp. (66), e4171 (2012).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S. Dichotomy of tyrosine hydroxylase and dopamine regulation between somatodendritic and terminal field areas of nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. PLoS One. 7 (1), e29867 (2012).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. Nigral GFR α-1 infusion in aged rats increases locomotor activity, nigral tyrosine hydroxylase, and dopamine content in synchronicity. Mol. Neurobiol. 47 (3), 988-999 (2013).
- Abercrombie, E. D., Zigmond, M. J. Chapter 31: Modification of central categcholaminergic systems by stress and injury: Functional significance and clinical implications. Psychopharmacology: The Fourth Generation of Progress. Bloom, ,F. .E., Kupfer, D. .J. 31, Raven Press Ltd. New York. 355-361 (1995).
- Ong,, et al. Neurobiological consequences of acute footshock stress; effects on tyrosine hydroxylase phosphorylation and activation in the rat brain and adrenal medulla. J. Neurochem. , (2013).
- Al-Jarrah, M., et al. Endurance exercise promotes cardiorespiratory rehabilitation without neurorestoration in the chronic mouse model of parkinsonism with severe neurodegeneration. J. Neurosci. 149 (1), 28-37 (2007).
- Dishman, R. K., et al.
