Abstract
Er is een grote toename van de bewustwording van de positieve effecten van lichaamsbeweging op de verbetering van een aantal ziektebeelden met neurobiologische basis; deze omvatten de verbetering van de cognitieve functies en fysieke prestaties. Daardoor is er een toename van het aantal dierstudies dienst oefening. Er wordt gesteld dat een intrinsieke waarde van gedwongen oefening is dat de onderzoeker heeft de controle over de factoren die de invloed van lichaamsbeweging op gedragsmatige uitkomsten kunnen beïnvloeden, met name oefenen frequentie, duur en intensiteit van de oefening regime. Evenwel naleving gedwongen oefeningsregimes een probleem, vooral als potentiële verwart van gebruik aan schokken te vermijden. Het is ook belangrijk om te overwegen dat, aangezien de meeste cognitieve en motorische stoornissen staking in de leeftijd van individuele, het bepalen van effecten van lichaamsbeweging op deze stoornissen moeten overwegen om de leeftijd van knaagdieren met een zo hoog mogelijk niveau van naleving van een minimale behoefte aan testen su zorgenbjects. Hier zullen de relevante stappen en overwegingen die nodig zijn om bijna 100% naleving te bereiken oefening loopband in een oude knaagdiermodel worden gepresenteerd en besproken. In afwijking van het bepaalde oefening regime te worden in dienst van de onderzoeker, moet ons protocol van nut zijn voor onderzoekers die zijn vooral geïnteresseerd in de mogelijke impact van gedwongen oefening op veroudering gerelateerde stoornissen, waaronder de vergrijzing samenhangende Parkinson en de ziekte van Parkinson.
Introduction
Invasieve levensstijl strategieën die ofwel kan voorkomen of impairments beperken tot cognitie en motoriek, zowel vaak geassocieerd met ouder worden, worden steeds tractie als levensvatbare praktijken voor het behoud van gezondheid en welzijn 1,2. Bijvoorbeeld, matige tot strenge oefening op een wekelijkse en consistente basis aan mannen van middelbare leeftijd kan een aanzienlijke verhoging motorische mogelijkheden in vergelijking met vergelijkbare leeftijd leeftijdsgenoten met de leeftijd 3. Bovendien, toenemend bewijs suggereert dat deze levensstijl strategieën, zoals lichaamsbeweging, kunnen verzachten of zelfs omkeren stoornissen zoals bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte (PD) 4 Parkinson.
Inspanningen om de moleculaire mechanismen van veroudering gerelateerde bijzondere waardeverminderingen begrepen zijn ook gericht op het identificeren van hoe niet-invasieve strategieën, zoals lichaamsbeweging, ongedaan te maken of verzwakken van de mechanismen die bijdragen aan dergelijke beperkingen. Loopband oefening is zo'n strategy steeds vaker gebruikt in modellen van PD 5-7 en cognitieve stoornissen 1, waarbij de mechanismen achter de verbeteringen in motorische of cognitieve functie worden nog bepaald. Het is echter belangrijk erop te wijzen dat de vergrijzing is de neurobiologische achtergrond van de PD. Zo is voor elke mogelijke vertaling van een oefening voordeel in een diermodel in de menselijke conditie te realiseren moet het rekening houden met de neurobiologische achtergrond van de vergrijzing. Bijvoorbeeld, kon compenserende mechanismen die wenden motorische stoornis tijdens PD progressie worden aangetast door het proces van het ouder worden 8. Dus is het logisch dat de oefening paradigma's moeten worden ontwikkeld die niet alleen de gevolgen van de vergrijzing in zowel de aanwezigheid of afwezigheid van ziekte pathologie te overwegen, maar dat ook kan worden gestart en onderhouden in de leeftijd van knaagdieren.
Daarom, met inachtneming van de vergrijzing op de neurobiologische achtergrond, de selectie van de stam ratdient zorgvuldig te worden overwogen door de onderzoeker. Verschillende stammen rat zijn beschikbaar voor veroudering studies, met name de Fischer 344 en de Brown-Norway / Fischer 344 F 1 (BNF) hybride. De gebruikte Sprague Dawley rat (een outbred stam) is ontvankelijk voor een dergelijk gebruik, aangezien het algemeen wordt gebruikt in neurodegeneratieve ziekte-modellen, zoals de 6-hydroxydopamine PD model. Ons laboratorium maakt gebruik van zowel de Sprague Dawley en de BNF stammen in veroudering en neurodegeneratieve ziekte werk. In dit rapport zullen we de resultaten wijzen op onze oefening protocollen met beide stammen te presenteren. Voor degenen die de onderzoekers strikt gericht op leeftijd-gerelateerde studies, de BNF stam biedt een aantal belangrijke voordelen. Ten eerste is het relatief minder gevoelig voor veroudering gerelateerde aandoeningen (zoals tumoren) en heeft uitzonderlijke levensduur (typisch levensduur dan 30 maanden) in vergelijking met andere stammen. Ze hebben ook minder variabiliteit in diverse fysiologische en gedrags uitkomsten 9, eend zijn ook geschikt voor benaderingen die optreden bij het verouderingsproces te onderzoeken. Bovendien experimenten zoals gedwongen oefening vergen aanzienlijke behandeling door de onderzoeker, en de zacht karakter van de BNF stam is voordelig. Veroudering gerelateerde veranderingen in striatale dopamine middenhersenen weefselinhoud, alsmede bewegingsactiviteit wijzigingen qua BNF ratten en primaten 10-11. Ons laboratorium heeft ook uitgebreide ervaring met het karakteriseren en manipuleren van het striatum en dopaminesysteem signalering en bewegingsactiviteit in de BNF stam 12-16. Daarom, omdat het risico van andere neurobiologisch-gebaseerde ziekten toeneemt met het ouder worden, diermodellen van neurodegeneratieve ziekte moeten overwegen het gebruik van knaagdierrassen met een uitgebreid track record van het gebruik bij veroudering onderzoeken.
Ons protocol hierin lost ook enkele kritische kwesties die de onderzoeker moet overwegen bij de interpretatie van hun resultaten obtained van een oefening protocol. Het knaagdier loopband apparaat (waarvan het gebruik zal zetten we in dit verslag), wordt meestal uitgerust met een elektrische schok te spoelen op de achterkant van elke rijstrook van de loopband die kan worden uitgeschakeld. Echter wanneer deze elektrische schokken spoelen worden bekrachtigd, wordt een kleine footshock afgeleverd het subject als het in contact komt met de spoelen. Deze strategie wordt vaak gebruikt in de uitoefening studies om de naleving te vergemakkelijken om te oefenen loopband. Dit is een cruciaal aandachtspunt, met name voor die onderzoekers die betrokken zijn bij gedrags-studies die worden beïnvloed door dopamine en norepinefrine-signalering. Elektrische footshock is een fysiologische stressor, en de impact ervan op zowel neurotransmitter systemen is goed gedocumenteerd, met een verhoogde activering van tyrosine hydroxylase 17-18. Zo verhoogde biosynthese van beide neurotransmitter kan de interpretatie van een oefening effect verwarren, waardoor de onderzoeker aansprakelijk is voor het interpreteren of erwaargenomen verandering in het gedrag na de oefening strikt toe te schrijven aan de oefening regime of de footshock stress. Belangrijkste is echter dat de voorgestelde gedwongen oefening regime niet het gebruik van footshock dienst op elk punt in de tredmolen acclimatisering of opleidingstrajecten te oefenen.
Succesvolle oefening regimes ook vereisen een maximale naleving uit te oefenen vanaf proefpersonen. De tewerkstelling van footshock om naleving te bereiken zou de interpretatie van experimentele resultaten beschamen wanneer de afhankelijke maatregel is gerelateerd aan neurotransmitter signalering dat wordt beïnvloed door footshock (zoals eerder besproken). Dus, de uitdaging is om knaagdieren te krijgen, en in het bijzonder de leeftijd van knaagdieren, om te voldoen aan een oefening regime. Een wenselijke doel van een oefening regime is tot bijna 100% naleving te bereiken, omdat dit het aantal dieren dat nodig is om de oefening regime te voltooien zal verminderen. Concreet maximale naleving uit te oefenen en de interpretatie van de oefening regime uitkomsten kunnen be verkregen in onze oefening regime als gevolg van een aantal pre-oefening procedures, waaronder, 1) een omgekeerde licht-donker cyclus die de dieren in staat stelt om te oefenen tijdens hun actieve (wakker) cyclus, 2) het zorgen voor de voortbeweging baselines zijn gelijk voorafgaand aan de scheiding van controle en lichaamsbeweging groepen, en 3) het inbrengen van de proefpersonen een acclimatiseringsperiode die geleidelijk introduceert ze aan de eisen van de oefening regime. Hier, de bovengenoemde experimentele overwegingen en stappen die nodig zijn om bijna 100% naleving te bereiken oefening loopband in een oude knaagdieren (> 18 maanden) zal worden geëvalueerd en gepresenteerd. Tenslotte kan het milieu geassocieerd met lichaamsbeweging stressvolle en als zodanig onderhavige potentiële verwart fysiologische effecten specifiek te oefenen bepalen. Ons protocol regelt ook voor de blootstelling aan de mogelijke stress-inducerende omgeving van de loopband door het opnemen van de nonexercise groep in elk aspect van de acclimatisatie fase (inclusief modest loopband lopen) en deze te plaatsen op de stilstaande loopband tijdens de loopband oefening training. Zo, dit protocol heeft tot doel de nodige maatregelen om de fysiologische effecten van lichaamsbeweging alleen te bepalen maatregelen beschreven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle van de volgende procedures worden uitgevoerd in overeenstemming met de Institutional Animal Care en gebruik Comite op LSU Health Sciences Center-Shreveport, en voldoen aan de National Institute of Health richtlijnen.
1 Pre-oefening Procedures
Opmerking: Een tijdlijn van alle relevante procedures in deze geforceerde oefening regime is schematisch in figuur 1.
Figuur 1 Gedwongen oefening regime tijdlijn. Deze tijdlijn geeft de belangrijkste gebeurtenissen van elke fase van deze oefening regime tijdens elke week van de studie. De pre-acclimatisatie fase (1-2 weken) gaat experimentator behandeling en basislijn bewegingsactiviteit. Tijdens de acclimatisatie fase (week 3-4) alle ratten ondergaan 3 dagen van acclimatisatie training wHier zitten ze op de stationaire loopband en dan 10 dagen van acclimatisatie training om de loopband. Een minimum van twee rondes van de oefening (1 ronde = 12 opeenvolgende dagen), gevolgd door een 2 weken durende rustperiode is vereist tijdens de uitoefening trainingsfase (weken 5-10). Gedrags-en / of neurochemische metingen kunnen worden gedaan tijdens die rusttijden. Bovendien kan deze behandeling worden aangepast aan meerdere ronden van beweging in deze fase omvatten. Lichaamsgewicht wordt gemeten in alle fasen van de studie op een wekelijkse basis, en voor (eerste sessie) en na (laatste sessie) elke fase van deze oefening regime. Tredmolenoefening training scores worden toegekend nadat alle acclimatisatie en lichaamsbeweging trainingen, en het bereik 1-4, met 4 zijnde de hoogst mogelijke score. In het kort wordt een training score van 4 toegekend als ratten uit te oefenen de hele trainingssessie zonder hulp. Ook wijs een training score van 3 bij ratten vereisen minimale bijstand (gedefinieerd als: hulp voor minder dan 25% Van de tijd van de training) van de experimentator. Wijs een training score van 2 bij ratten vereisen veel hulp (gedefinieerd als steun voor meer dan 25% van de tijd van de training) van de onderzoeker tijdens de trainingssessie. Tenslotte wijzen een opleiding score van 1 tot en met ratten die niet-compatibel zijn en niet aan een trainingssessie te voltooien.
- Bij aankomst op het dier kolonie, aparte en afzonderlijk alle vakken in standaard schoenendoos kooien te huisvesten. Zorgen voor voedsel en water ad libitum te onderwerpen gedurende de hele studie.
- Handhaaf een reverse 12-uur licht-donker cyclus (lichten aan 1800-0600 uur) in het dier kolonie en laat onderwerpen acclimatiseren deze cyclus ten minste een week. Voer alle gedragsexperimenten tijdens actieve (donkere) cyclus van het subject, en 1-2 uur vóór de licht-donker cyclus veranderen.
- Aanvangt twee weken voorafgaand aan de gedragsexperimenten, behandelen alle proefpersonen gedurende enkele minutenUtes dagelijks naar het onderwerp met de experimentator vertrouwd, en novelty-geïnduceerde spanning dalen tot onbekende omgevingen, zoals het bewegingsapparaat kamer en de loopband.
- Meet elk onderwerp lichaamsgewicht een keer per week, en onmiddellijk vóór (eerste sessie) en na (laatste sessie) elke belangrijke interval van de uitoefening paradigma.
2 Baseline bewegingsactiviteit Assessments: Bepalen Gedwongen Exercise Group opdrachten
- Beoordelen spontane locomotorische activiteit van elke proefpersoon gedurende 60 min / dag gedurende 5 opeenvolgende dagen basislijn motorische vermogens vastgesteld. Gedrag bewegingsactiviteit sessies in geautomatiseerde open veld bewegingsactiviteit uit zijn midden kamers van een plexiglas doos (45 x 45 x 20 cm 3) met een raster van infraroodstralen gemonteerd horizontaal en verticaal, zoals voorgesteld in de handleiding van het product.
- Aan het begin van elke dag van de bewegingsactiviteit assessments, belasting, en het opzetten van de computer en software programma verbonden met het open veld bewegingsactiviteit kamers teneinde het aantal bundel vakantie (bewegingsactiviteit) opnemen tijdens elke sessie.
- Voeg ongeveer 2 kopjes van dennen-chip strooisel op de vloer van het bewegingsapparaat kamer voorafgaand aan elke sessie.
- De onderwerpen van het dier kolonie aan de bewegingsactiviteit kamers te vervoeren in hun eigen kooien direct voorafgaand aan hun bewegingsactiviteit sessie. Laad onderwerpen in hun toegewezen bewegingsapparaat kamer onder een rood licht, en begint de 60 minuten sessie op de computer zodra ze zijn geplaatst in de kamer.
- Na voltooiing van de bewegingsactiviteit sessie, verwijder onderwerpen uit het bewegingsapparaat kamer en ze terug naar hun kooi onder rood licht. De proefpersonen onmiddellijk terug te keren naar het dier kolonie.
- Verwijder beddengoed uit de kamer en het reinigen van de wanden en de vloer met 50% ethanol na elke sessie.
- Herhaal de stappen 2,3-2,6 voor extra bewegingsapparaat sessies perdag zonodig om alle proefpersonen getest. Voer alle bewegingsactiviteit sessies in het donker gedurende actieve levensduur van het dier, en 1-2 uur vóór de licht-donker cyclus veranderen.
- Ter compensatie van de mogelijkheid van gewenning aan de activiteit kamers Draai elk onderwerp uit de beschikbare kamers zodat locomotorische activiteit gemeten in een andere kamer van de vorige dag.
- Als er meerdere sessies te worden uitgevoerd in een dag, verandert de volgorde van de testen zodanig dat proefpersonen worden getest in een andere volgorde dan de vorige sessie.
- Van de door de software die wordt gebruikt om locomotorische activiteit te meten, bepalen de uitgangssituatie bewegingsactiviteit elk dier met de volgende 5 bewegingsapparaat parameters gegevens: totale afgelegde afstand (cm), horizontale activiteit (aantal balk pauzes), beweging (nummer van geïnitieerd bewegingen) , de tijd die besteed wordt (sec), en de bewegingssnelheid (cm / sec).
- Om exercis toewijzene en nonexercise groepen Bereken de gemiddelde waarde voor alle 5 sessies voor elk van de 5 bewegingsapparaat parameters in stap 2.9 hierboven vermeld.
- Uit deze 5 parameters bepalen lichaamsbeweging en nonexercise (controle) zodanig dat een gelijke reeks bewegingsactiviteit vertegenwoordigd in beide groepen. Zo paar ratten samen op basis van vergelijkbare bewegingsmogelijkheden en wijs een rat de uitoefening groep en een rat op de nonexercise groep. Dus, bijvoorbeeld, koppelen de twee ratten die de hoogste gemiddelde van alle 5 bewegingsapparaat parameters samen exposeren, en wijs een rat op de uitoefening groep en de andere aan de nonexercise groep (groep opdrachten worden willekeurig gekozen). Herhaal dit proces voor de overige vakken.
- Behouden pairing in het hele gedwongen oefening regime en voor alle data-analyses.
- Als de onderzoeker is geïnteresseerd in de effecten van lichaamsbeweging op de motorische activiteit, gemeten na het sporten bewegingsactiviteit uzingen dezelfde procedures in stappen 2.1-2.8.1 het begin van de dag na de laatste loopband trainingssessie beschreven. OPMERKING: Als de onderzoeker geïnteresseerd is en / of de geautomatiseerde bewegingsactiviteit software toelaat, angst-gerelateerde maatregelen te onderzoeken (dat wil zeggen, de tijd doorgebracht in de periferie tegen het centrum van activiteit kamer) om de relatieve angst van onderwerpen die tijdens de bewegingsactiviteit assessments beoordelen.
3 Acclimation om de loopband
- Voer alle loopband oefeninggerelateerde procedures op een gemotoriseerde loopband knaagdier rijstroken die worden gescheiden door heldere plexiglas wanden tijdens actieve levensduur van het dier, en 1-2 uur vóór de licht-donker cyclus veranderen.
- In plaats van de elektrische schok spoelen aan de achterkant van elke baan, in een plexiglas terugloopblokkering speciaal ontworpen om de loopband te passen zodat proefpersonen continu kan uitoefenen zonder contact met de elektrische schok spoelen. Om de backstop van voorkomenschuiven tijdens de trainingen, houd de backstop op zijn plaats met een 1,5 in de c-klem.
- Vanwege de experimentator handling nodig voor tredmolenoefening training over tot alle loopband trainingssessies met de lichten aan.
- Transport onderwerpen in hun kooi om de loopband onmiddellijk voorafgaand aan hun tredmolenoefening trainingssessie. Wanneer de loopband stilstaat, belasting ratten op de loopband in de hun toegewezen baan door te schuiven tot de backstop net genoeg dat proefpersonen kunnen manoeuvreren onder de backstop. Schuif de terugloopblokkering terug naar de ruststand nadat het voorwerp is gelegen op de loopband. Laat de sessie niet starten totdat alle vakken hebben in de hun toegewezen rijstrook geplaatst voor die bepaalde sessie.
- Tijdens de eerste fase van acclimatisering, plaatst elke rat op een van de vier rijstroken van de stationaire loopband (zoals beschreven in stap 3.4) gedurende 5-10 min / dag gedurende 3 opeenvolgende dagen. Verhoog de tijd van elke sessie met elke opeenvolgende day (bijvoorbeeld 5 minuten op dag 1, 7 min op dag 2, en 10 minuten op dag 3) als de ratten vertrouwd te raken met de loopband apparatuur en om de kans op nieuwheid stress te verminderen op de loopband apparaat. Belangrijk: ratten niet overal plaatsen op de loopband (bijvoorbeeld gedeactiveerde elektrische schokken spoelen) met uitzondering van de stationaire riem in deze fase.
- Tijdens de tweede fase van acclimatisering training, plaatst elke rat op een rijstrook van de stilstaande loopband in de voorkant van de backstop. Als alle onderwerpen zijn in de plaats, zet de loopband op een langzame loopsnelheid (bijvoorbeeld 6 m / min). Ongeacht de experimentele groep, trainen alle ratten op de loopband te lopen in deze fase ervoor te zorgen dat alle potentiële effecten waargenomen van de gedwongen oefening regime voortvloeien uit de uitoefening training en niet alleen van de mogelijkheid om te oefenen.
- Als de riem van de loopband begint te rollen, ervoor zorgen dat alle ratten lopen in de voorwaartse richting. Assist ratten als necessary door het oriënteren of het zachtjes porren totdat ze naar voren bewegen. Gedurende de acclimatisatie stage, trainen ratten op de loopband zodanig dat ze voortdurend op de loopband te lopen zonder hulp van de experimentator te lopen.
- Acclimatiseren alle ratten op de loopband door geleidelijk verhogen van de snelheid over een periode van 5-10 min / dag gedurende 10 opeenvolgende dagen. Om de naleving verder te vergemakkelijken om te oefenen loopband, trainen de ratten bij lage snelheden (6-8 m / min) gedurende 5-10 minuten in de eerste 5 acclimatisatie sessies, en verhogen tot meer gematigde snelheden (9-10 m / min) voor 5 -10 min gedurende de laatste 5 acclimatisatie sessies.
- Zorg ervoor dat alle ratten een snelheid van 9-10 m / min kan dat gedurende 10 min met de laatste sessie van de acclimatisering stage.
- Na voltooiing van de loopband acclimatisering sessie verwijderd onderwerpen uit de loopband op dezelfde manier gebruikt om onderwerpen te laden zoals beschreven in stap 3.4. Onmiddellijk terug proefpersonen naar hun kooi entransporteren naar het dier kolonie.
- Veeg elk individu rijstrook inclusief de muren en de loopband met 50% ethanol na elke individuele tredmolenoefening trainingssessie.
- Vast te stellen de uitoefening mogelijkheden van elke rat over de trainingssessies door het toewijzen van een loopband oefening score aan het einde van elke dagelijkse sessie. Wijs een training score van 4 bij ratten de hele training oefenen zonder hulp. Ook wijs een training score van 3 bij ratten vereisen minimale bijstand (gedefinieerd als: hulp voor minder dan 25% van de tijd van de training) van de experimentator. Wijs een training score van 2 bij ratten vereisen veel hulp (gedefinieerd als steun voor meer dan 25% van de tijd van de training) van de onderzoeker tijdens de trainingssessie. Tenslotte wijzen een opleiding score van 1 tot en met ratten die niet-compatibel zijn en niet aan een trainingssessie te voltooien.
OPMERKING: De oefening scoresysteem wordt aangepastGedeeltelijk uit andere studies 19.- Uitsluiten ratten die niet de acclimatisatie fase kan voltooien als gevolg van niet-naleving en / of een blessure die onderwerpen voorkomt uit te oefenen (bijvoorbeeld, dit is inclusief ratten die een loopband oefening training score van 1 verdienen voor meerdere opeenvolgende dag van acclimatisering training).
- Het gemiddelde van de loopband scores over elke stage (bijvoorbeeld, acclimatisatie training en oefening training) om de uitoefening mogelijkheden van elk onderwerp te bepalen. Zorg ervoor dat alle ratten kunnen verdienen een loopband oefening score van 4 tijdens een training voor het einde van de gewenningsperiode.
- Als sommige ratten zijn niet compatibel met de top oefening snelheden onderhouden door anderen in een training, de snelheid voor deze ratten, zodat zij in staat zijn te blijven uitoefenen voor dezelfde hoeveelheid tijd, maar met een lagere snelheid gedurende de trainingen. In dit geval, trainen langzamer ratten in SEPARaten sessies en verhoging van de snelheid als de onderwerpen aan te passen aan de lagere snelheden.
- Om de kans op vertekening rijstrook op de loopband tijdens tredmolenoefening training te vermijden, draait u elke rat onder de beschikbare rijstroken van de loopband, zodat ze zijn opleiding in een andere rijstrook met elke volgende trainingssessie.
4 Loopband Exercise Training
- Begin de oefening trainingen de dag na de laatste acclimatisatie trainingssessie, en blijven trainen, ratten gedurende 12 opeenvolgende dagen. Voer deze sessies actieve levensduur van het dier, en 1-2 uur vóór de licht-donker cyclus veranderen.
- Volg dezelfde set-up procedures voor elke loopband oefening trainingssessie gebruikt tijdens de acclimatisatie opleiding, zoals beschreven in de stappen 3.2 en 3.4.
- Aan het begin van elke sessie, zet de loopband naar een lagere, warm-up snelheid (8 m / min) dan de training de snelheid (9-11 m / min) die Throug zal worden gehandhaafdhout de rest van de oefening training. Doorgaan met dit warm-up speed gedurende 5-10 min aan het begin van de sessie. Pas de snelheid aan 9-11 m / min voor de rest van de training. Trein onderwerpt een gemiddelde van 30 minuten per sessie voor de gehele 12 dagen van de training.
- Na elke oefening training, wijs een loopband oefening score om alle ratten in de uitoefening groep met dezelfde oefening scoresysteem in stap 3.9 beschreven. Heeft een opleiding score tijdens de looptraining stage te nonexercise ratten niet toewijzen.
- Het gedrag van de oefening en nonexercise sessies afzonderlijk. Plaats de nonexercise ratten op de stilstaande loopband voor dezelfde duur dat hun oefening cohort getraind tijdens elke sessie.
- Zoals beschreven in stap 3.11, draaien elke rat onder de beschikbare rijstroken van de loopband, zodat ze zijn opleiding in een andere rijstrook met elke volgende trainingssessie.
- Na voltooiing van een rondeoefening, rust proefpersonen gedurende 14 dagen. Opmerking: Deze rust was op basis van de resultaten uit de pilot in figuren 2A en 2B beschreven.
- Desgewenst voeren verscheidene gedrags-en / of neurochemische assessments aan het einde van de 12-daagse stage. Omgekeerd, verder met de volgende ronden van de training na de 14-daagse rustperiode.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Een diagram van de tijdlijn van gebeurtenissen in alle drie fasen van de geforceerde oefening regime is weergegeven in figuur 1. Naast omgekeerde licht-donker cyclus dagelijks met alvorens enige experimentele testen en fase 1 van acclimatisering training, waarbij patiënten zitten op de stilstaande loopband voor 5-10 min / dag gedurende 3 opeenvolgende dagen werden toegepast voor de handhaving van de gedwongen oefening regime te verhogen. Deze procedures werden toegevoegd aan het protocol om stress in verband met nieuwe omgevingen te minimaliseren, en zo dat proefpersonen meer geneigd op het bewegende loopband te lopen zou zijn als ze bekend zijn met de stationaire apparatuur waren reeds. Deze geschetst in figuur 1 procedures werden toegepast na een pilotstudie uitgevoerd in BNF ratten waarbij 50% van de proefpersonen noncompliant een geforceerde oefening regime voorheen uitgevoerd met Sprague Dawley ratten. In deze gedwongen oefening regime, 18-maanden oude Sprague Dawley ratten waren deproefpersonen die 30 minuten van de oefening onderging gedurende 12 opeenvolgende dagen met snelheden tot 15 m / min (figuur 2). Deze voorlopige resultaten geven aan dat een ronde van de oefening (12 opeenvolgende dagen) bewegingsactiviteit (Figuur 2A) kan toenemen, met de duur van dit effect van lichaamsbeweging op bewegingsactiviteit blijvend te zijn een week na de training. Bovendien is een rebound effect van verhoogde bewegingsactiviteit, ten opzichte van de oorspronkelijke basislijn werd waargenomen na dezelfde dag 12 oefeningsregime na een maand van inactiviteit (figuur 2B). Zo is in de gewijzigde gedwongen oefening regime beschreven in dit protocol, een ronde van gedwongen oefening bestaat uit 12 opeenvolgende dagen van de oefening, gevolgd door een twee weken durende rustperiode. De resultaten in figuur 2 blijkt dat de voorgestelde gedwongen oefeningsregime bewegingsactiviteit in ratten die ten opzichte van hun respectieve basislijn uitoefenen kunnen verhogen.
Zoals eerder besproken, ~ 100% naleving van deze gedwongen oefeningsregime kan worden verkregen met de toevoeging van verschillende vooraf bewegen en loopband acclimatisatie procedures. Belangrijk is dat de stappen die zijn genomen om de naleving van dit regime te bereiken verhogen de gevoeligheid van detectie van een oefening effect met tewerkstelling van deze geforceerde oefening regime. Een manier om een oefening effect te meten is door het lichaamsgewicht metingen. In dit paradigma, zijn lichaamsgewicht gemeten op een wekelijkse basis, en voor het (eerste sessie) en na (laatste sessie) elke fase van de oefening regime. Zoals blijkt uit tabel 1, oefening ratten hadden een gemiddelde gewichtsverlies van 4,43 ± 0,32% in vergelijking met hun pre-oefening lichaamsgewicht. Comparatively, nonexercise ratten hadden een gemiddelde gewichtsverlies van 0,05 ± 0,55% in vergelijking met hun pre-oefening lichaamsgewicht. Aldus, zoals verwacht, is er een significant verschil in totaal gewichtsverlies en het percentage verandering in lichaamsgewicht gedurende het gedwongen oefeningsregime tussen bewegen en nonexercise ratten (n = 7 per groep, p <0,01, tweezijdige gepaarde t-test). Evenzo significante verschillen in gewichtsverlies en het percentage afname in lichaamsgewicht waargenomen tijdens verzameling 1 (n = 7 per groep, p <0,01, tweezijdige gepaarde t-test) en ronde 2 van geforceerde beweging (n = 7 per groep, p <0,05). Met name waren er geen significante verschillen in een van de parameters tijdens de basislijn of acclimatisering fasen aan te geven dat alleen de gedwongen oefening training perioden beïnvloed lichaamsgewicht. Dit resultaat geeft aan dat de oefening regime heeft een verifieerbare fysiologisch effect op de ratten in de uitoefening groep, die onafhankelijk van andere variabelen die de onderzoeker is het meten kunnen zijn. Gezien het feit dat het lichaamsgewicht vandeze onderwerpen varieerden 378-572 g gedurende het onderzoek, wordt een 4% daling in lichaamsgewicht niet schadelijk voor de algemene welzijn onderwerpen beschouwd en ook binnen het bereik van onze eerdere proefonderzoek gedwongen oefeningsregime met Sprague Dawley ratten waar een verlaging 6% in lichaamsgewicht waargenomen over dezelfde periode. Tenslotte merken we op dat er geen significante correlatie lichaamsgewicht tot locomotorische activiteit is waargenomen bij basislijn beoordeling van individuele lichaamsgewichten tegen afzonderlijke bewegingsactiviteit parameters in figuur 3 vermeld.
Tredmolenoefening scores worden toegekend na elke acclimatisatie en loopband trainingssessie, en staat de experimentator op de uitoefening van de mogelijkheden van elk onderwerp in dit regime vast te stellen. Bijvoorbeeld, een tredmolenoefening score van 4 indicatief is zoveel mogelijk aan het regime voor een bepaalde sessie, terwijl een tredmolenoefening score van 1 wijst op noncompderheid mogelijk om het regime voor een bepaalde sessie. Wanneer dus de compliance criteria hanteert in dit regime, tredmolenoefening scores voor uitoefening naleving die wordt aangetoond door het toewijzen scores van 3 of 4 tijdens acclimatisering training tijdens zowel lichaamsbeweging en nonexercise ratten getraind te oefenen op de loopband en tredmolenoefening scores worden toegekend voor beide groepen alleen tijdens deze fase. Omgekeerd worden tredmolenoefening scores alleen toegewezen aan ratten gedurende elke ronde van gedwongen tot bewegen. Resultaten tredmolenoefening scores van zowel acclimatisatie en tredmolenoefening training zijn weergegeven in figuur 4. Tijdens acclimatisatie training, is er geen significant verschil in de gemiddelde tredmolenoefening score tussen lichaamsbeweging en nonexercise groepen (n = 7 per groep, p = 0.656, tweezijdige gepaarde t-test) zoals getoond in figuur 4A. Dit geeft aan dat zowel de lichaamsbeweging en nonexercise ratten waren zowel compatibel en kunnen wennen aan treadmill oefening soortgelijke. Figuur 4B toont dat uitoefening ratten voldeden aan oefening loopband door twee ronden van tredmolenoefening training, aangezien de gemiddelde tredmolenoefening scores waren niet significant verschillend tussen deze twee rondes (n = 7, p = 0,2336, gepaarde twee-tailed t-test). Dus, als ze eenmaal waren gewend aan lichamelijke oefening, oefening ratten bleven compliant door twee rondes van gedwongen oefening. Ten slotte is het belangrijk op te merken dat, gezien de hoge gemiddelde van tredmolenoefening scores in beide acclimatisatie opleidingen (gecombineerde gemiddelde uitoefenprijs score = 3,09) en trainingsprogramma (gecombineerde gemiddelde uitoefenprijs score = 3.80), onderzoeker betrokkenheid, als hulpmiddel bij de proefpersonen, tijdens individuele trainingen is minimaal na de eerste paar sessies van acclimatisatie training.
Figuur 1 Gedwongen oefening regime tijdlijn. Deze tijdlijn geeft de belangrijkste gebeurtenissen van elke fase van deze oefening regime tijdens elke week van de studie. De pre-acclimatisatie fase (1-2 weken) gaat experimentator behandeling en basislijn bewegingsactiviteit. Tijdens de acclimatisatie fase (week 3-4) alle ratten ondergaan 3 dagen van acclimatisatie opleiding waar ze zitten op de stilstaande loopband en dan 10 dagen van acclimatisatie training om de loopband. Een minimum van twee rondes van de oefening (1 ronde = 12 opeenvolgende dagen), gevolgd door een twee weken durende rustperiode is vereist tijdens de uitoefening trainingsfase (weken 5-10). Gedrags-en / of neurochemische metingen kunnen worden gedaan tijdens die rusttijden. Bovendien kan deze behandeling worden aangepast aan meerdere ronden van beweging in deze fase omvatten. Lichaamsgewicht wordt gemeten in alle fasen van de studie op een wekelijkse basis, en voor (eerste sessie) en na (laatste sessie) elke fase van deze oefening regime. Treadmill oefening training scores worden toegekend nadat alle acclimatisatie en lichaamsbeweging trainingen, en het bereik 1-4, met 4 zijnde de hoogst mogelijke score. In het kort wordt een training score van 4 toegekend als ratten uit te oefenen de hele trainingssessie zonder hulp. Ook wijs een training score van 3 bij ratten vereisen minimale bijstand (gedefinieerd als: hulp voor minder dan 25% van de tijd van de training) van de experimentator. Wijs een training score van 2 bij ratten vereisen veel hulp (gedefinieerd als steun voor meer dan 25% van de tijd van de training) van de onderzoeker tijdens de trainingssessie. Tenslotte wijzen een opleiding score van 1 tot en met ratten die niet-compatibel zijn en niet aan een trainingssessie te voltooien.
Figuur 2 Pilot studie naar de impact van 12 dagen voorced oefening op bewegingsactiviteit voor een week en de impact van het zelfde regime toen gestart na een maand van inactiviteit. Achttien maanden oude mannelijke Sprague Dawley ratten ondergingen basislijn bewegingsapparaat beoordeling tijdens hun inactieve cyclus (nonwake periode) onder volle nominale milieu-verlichting in een open veld bewegingsapparaat kamer. De gemiddelde dagelijkse 5, 60 sessies was verkregen voor elke rat en ratten werden vervolgens gescheiden op de nonexercise groep (NE) of de uitoefening groep (E). Baseline beweging nummer (B) in de ratten van de groep nonexercise (NE-B) of oefenen '(EB) was niet significant verschillend. Na 12 opeenvolgende dagen van gedwongen lichaamsbeweging (30 min / dag, 12-15 m / min), werd bewegingsactiviteit beoordeeld tijdens hun actieve (wakker) cyclus (met gedimd licht). Testen onderwerpen tijdens hun actieve cyclus die een natuurlijke prikkel die beweging waardoor vergelijkingen tegen basislijn maatregelen induceert waarin bewegingsactiviteit is voorspelbaar minder wanneer beoordelen ed tijdens de slaapcyclus en met sfeerverlichting. Ratten die uitgeoefend (E-round 1) gedurende 12 opeenvolgende dagen vertoonde 41% hogere bewegingsactiviteit ten opzichte van hun oorspronkelijke afzonderlijke basislijn (n = 5 per groep, p <0,01, t = 8,25, tweezijdige gepaarde t-test), terwijl ratten in de groep nonexercise (NE-round 1) vertoonde bewegingsactiviteit neigen naar een toename, maar niet significant verschillend van de basislijn (n = 5 per groep, p = 0.11, t = 2,05, tweezijdige gepaarde t-test). Na een maand van inactiviteit, dezelfde ratten ondergaan een identieke tweede oefening regime en ratten in de uitoefening groep (E-ronde 2) vertoonden een stijging van 61% in de locomotorische activiteit in vergelijking met hun oorspronkelijke individuele basislijn activiteit niveaus (n = 4 per groep , p <0,05, t = 5,34, gepaarde tweezijdige t-toets) vergeleken met een niet-significante trend naar een toename van de nonexercise groep (NE-ronde 2) (n = 4 per groep, p = 0.13, t = 2,08 , gepaarde tweezijdige t-test).
Figuur 3 Vergelijking van de basislijn bewegingsactiviteit parameters in beweging en nonexercise groepen. De uitgangswaarde bewegingsactiviteit te vestigen, 5 bewegingsapparaat trials (60 min / dag, 5 dagen) werden uitgevoerd in 18-maanden oude mannelijke BNF ratten voorafgaand aan loopband acclimatisatie training. De gemiddelde waarden van de vijf motorische onderzoeken werden bepaald voor alle vijf motorische parameters gemeten. De middelen van het bewegingsapparaat parameters werden gebruikt om beweging en nonexercise (controle) zodat er een gelijke reeks bewegingsactiviteit vertegenwoordigd in beide groepen toe. De proefpersonen werden gekoppeld op basis van vergelijkbare gemiddelde waarden voor alle motorische parameters. Wanneer de paren en groepen kregen een tweezijdige gepaarde t-test werd uitgevoerd voor elk van de 5 parameters opdat er geen significante verschillen in l ocomotor mogelijkheden tussen de twee groepen. Kortom, een tweezijdige gepaarde t-test toonde geen significante verschillen (A) totale afgelegde afstand (cm), (n = 8 per groep, p = 0,7142, t = 0,3815), (B) horizontale activiteit (# van beam onderbrekingen), (n = 8 per groep, p = 0,7767, t = 0,2948), (C) beweging nummer (# of geïnitieerd bewegingen), (n = 8 per groep, p = 0,6186, t = 0,5207), ( D) de tijd die besteed wordt (sec), (n = 8 per groep, p = 0,9307, t = 0,9011) en (E) beweging snelheid (cm / sec) (n = 8 per groep, p = 0,655, t = 0,4569 ). Deze resultaten zorgden ervoor dat een gelijke reeks motorische capaciteiten vertegenwoordigd was in beide groepen, en dat zowel de capaciteit en de reactie op de oefening niet was gebaseerd op de verschillen in motorische activiteit tussen de groepen voorafgaand aan de acclimatisatie training.
00 "/>
Figuur 4 loopband oefening scores tijdens acclimatisatie (A) en een looptraining training (B). Tredmolenoefening scores worden toegekend na elke acclimatisatie en tredmolenoefening stage, en dienen als een indicator van de naleving tijdens elke sessie. Scores variëren van 1-4 met 4 het hoogste. Een score van 4 wordt toegewezen wanneer proefpersonen de hele sessie te oefenen zonder hulp. Scores van 3 en 2 worden toegewezen wanneer proefpersonen oefenen met minimale of maximale steun van de experimentator, respectievelijk. Ten slotte wordt een score van 1 toegekend aan personen die niet de trainingssessie niet afmaken. Zowel lichaamsbeweging en nonexercise ratten ondergaan acclimatisatie opleiding, en dus zijn beide groepen ratten tredmolenoefening scores toegekend tijdens acclimatisatie. Zoals getoond in (A), is er geen significant verschil in de gemiddelde tredmolenoefening scores tussen bewegen en nonexercise ratten. Dit suggereert dat beide groepen ratten konden ACCLiMate te oefenen op dezelfde loopband, en voorts, dat beide groepen voldeden aan acclimatisatie training (n = 7 per groep, p = 0,656, t = 2.270, gepaarde tweezijdige t-toets). Tijdens loopband oefening training, worden alleen de uitoefening ratten tredmolenoefening scores toegekend sinds nonexercise ratten niet uit te oefenen in deze fase. (B) toont aan dat de oefening ratten waren in staat om een looptraining scores van 3-4 te behouden door middel van twee rondes van de training. Evenzo betekent tredmolenoefening scores waren niet significant verschillend tussen de twee rondes van beweging (n = 7, p = 0,2336, t = 1,234, tweezijdige gepaarde t-test) en voldeden door twee rondes van gedwongen beweging.
| Nonexercise (n = 8) | Exercise (n = 7) | ||||||
| Lichaamsgewicht Maatregelen | p-waarde | ||||||
| Start Lichaamsgewicht (g) | 457,10 ± 20,16 | 476.00 ± 26.85 | |||||
| Einde Lichaamsgewicht (g) | 450,80 ± 21,63 | 454,90 ± 25.55 | |||||
| Baseline | |||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 5,69 ± 1,46 | 5.21 ± 2.35 | p = 0.982 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 1.35 ± 0.36 | 1.10 ± 0.51 | p = 0.811 | ||||
| Acclimatisatie-Fase 1 | |||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 3.88 ± 0.56 | 3,93 ± 0,74 | p = 0.850 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 0,87 ± 0,16 | 0.83 ± 0.16 | p = 0.680 | ||||
| Acclimatisatie-Fase 2 | |||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 5.81 ± 1.27 | 8.07 ± 2.39 | p = 0.486 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 1.29 ± 0.26 | 1,61 ± 0,47 | p = 0.744 | ||||
| Oefening Ronde 1 | |||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 6.31 ± 1.00 ** | 13.50 ± 1.78 ** | p <0.01 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 1.45 ± 0.24 ** | 3,03 ± 0,47 ** | p <0.01 | ||||
| Oefening Ronde 2 | |||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 0,5 ± 1.254 * | 11.29 ± 3.05 * | p <0,05 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 0,07 ± 0,30 * | 2,38 ± 0,63 * | p <0,05 | ||||
| Overall Weight Loss | </ Td> | ||||||
| Verlies van het gewicht (g) | 1.88 ± 2.63 ** | 21.14 ± 1.93 *** | p <0.01 | ||||
| Procentuele verandering in lichaamsgewicht (%) | 0.05 ± 0.55 ** | 4.43 ± 0.32 ** | p <0.01 |
Tabel 1: Lichaamsgewicht metingen tijdens de geforceerde oefening regime. In dit paradigma, zijn lichaamsgewicht gemeten op een wekelijkse basis en vóór (eerste sessie) en na (laatste sessie) elke fase van de oefening regime om een maatregel van de fysiologische effecten van deze gedwongen oefening regime te bieden. Waarden worden weergegeven als gemiddelde ± SEM, en een gekoppeld twee-tailed t-test werd gebruikt om anaLyze verschillen tussen lichaamsbeweging en nonexercise groepen na iedere fase van het regime. In totaal, oefening ratten hadden een gemiddeld gewichtsverlies van 21,14 ± 1,93 g en een afname 4,43 ± 0,32% in lichaamsgewicht. Relatief, nonexercise ratten een gemiddeld gewichtsverlies van 1,88 ± 2,63%, en een verlaging 0,05 ± 0,55% in lichaamsgewicht. Er is dus een significant verschil van totaal gewichtsverlies (n = 7 per groep, p = 0,0016, t = 5,417, tweezijdige gepaarde t-test) en het percentage afname in lichaamsgewicht (n = 7 per groep, p = 0.0021 , t = 5,158, gepaarde tweezijdige t-test) in deze gedwongen oefening regime tussen lichaamsbeweging en nonexercise ratten. Significante verschillen in gewichtsverlies (n = 7 per groep, p = 0,0036, t = 4,633, tweezijdige gepaarde t-test) en het percentage afname in lichaamsgewicht (n = 7 per groep, p = 0,0037, t = 4,603, gepaarde tweezijdige t-test) werd waargenomen tijdens verzameling 1 Soortgelijke resultaten werden bij ronde 2 van gedwongen oefening die waargenomen was er significant verschil in gewichtsverlies (n = 7 per groep, p = 0,0163, T = 3,305, tweezijdige gepaarde t-test) en het percentage afname in lichaamsgewicht (n = 7 per groep, p = 0,0174, t = 3,255, tweezijdige gepaarde t-test) bewegen en nonexercise groepen. Er werden echter geen significante verschillen in een van de parameters die tijdens de basislijn of acclimatisatie periode, waaruit blijkt dat alleen de gedwongen oefening stages oefenen fysiologische effecten op ratten in de uitoefening groep.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Er zijn aanwijzingen dat de levensstijl strategieën, zoals lichaamsbeweging, kan het risico op chronische ouderdomsziekten en hun kardinale symptomen, met inbegrip van die van de neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson 20 te verminderen. Het voordeel van gedwongen oefening op een loopband, in tegenstelling tot vrijwillige uitoefening van een loopwiel, dat de onderzoeker de frequentie, de snelheid en / of intensiteit van de oefening, en duur van de trainingssessie kan bepalen. Zo specifieke post-oefening effecten, zoals een verhoogde motorische of cognitieve prestaties, kunnen worden voorspeld of verwacht na de tewerkstelling van een bepaald regime. Bovendien is de omzetting van de resultaten van gedwongen loopband oefening om de menselijke conditie is zeer waarschijnlijk. In feite, recente studies bij PD-patiënten tonen aan dat wanneer de patiënt voldoet aan een oefening regime uiteengezet door een trainer op een tandem fiets, deze patiënten vertonen een betere motorische scores in Comparisop PD patiënten die alleen sporten in hun eigen tempo 4.
De incidentie van neurodegeneratieve ziekten verhoogt met veroudering. Dus leeftijd is een belangrijke overweging bij het ontwerpen van studies die gericht zijn op eventuele resultaten van de menselijke conditie te vertalen. Bijvoorbeeld, studies die adolescent of volwassene dierlijke modellen te gebruiken om neurodegeneratieve ziekte te bestuderen geen rekening mee gehouden dat de vergrijzing is de neurobiologische achtergrond van dergelijke ziekten. Dit verwart mogelijk de vertaling van enige waarneembare effecten klinisch omdat de fysiologische factor leeftijd niet volledig is beschouwd in dergelijke studies. Daarom, studies naar de effecten van lichaamsbeweging op beide motorische of cognitieve prestaties, moeten overwegen om diermodellen leeftijd sinds de cognitieve en motorische stoornissen ook worden geassocieerd met leeftijd gerelateerde tekorten in neurochemische indices binnen het centrale zenuwstelsel 10,12,16. Dit zou zorgen voor eenvan groter begrip van de neurobiologische effecten van lichaamsbeweging op motorische en cognitieve functie met veroudering in ofwel de aanwezigheid of afwezigheid van ziekte pathologie.
Tot slot, om de impact van de oefening alleen op de post-exercise maatregelen in cognitieve of motorische prestaties vast te stellen, drie praktijken zijn essentieel voor bijna 100% naleving van een oefening regime te verkrijgen. Ten eerste is het belangrijk om een omgekeerde licht-donker cyclus in alle fasen van de gedwongen oefening regime handhaven. Dit zorgt ervoor dat proefpersonen trainen tijdens hun actieve (wakker) cyclus. Ten tweede, is het essentieel dat de proefpersonen langzaam gewend aan zowel de loopband milieu en gebruikt om hun motorische of cognitieve prestaties te bepalen landbouwmachines. Hier moet de onderzoeker de in figuur 1 in de tijdlijn aanbevolen procedures. Ten slotte moet de elektrische footshock apparaat nooit gebruikt worden tijdens elke fase van dit geforceerde oefening regime.In plaats daarvan, zoals ook blijkt uit het protocol, een plexiglas backstop kan worden gebruikt om onderwerpen aan te moedigen om te blijven oefenen tijdens de loopband trainingssessies. Op dit moment moet de oefening regime beschreven worden als een startpunt voor een laboratorium, met de verwachting dat de frequentie en de duur van de oefening regime kan worden gevarieerd volgens paradigma van de onderzoeker. De grenzen aan de lange levensduur van deze gedwongen oefening regime zeker nog moeten worden gerealiseerd, maar men mag aannemen dat het blokkeren van de schade, moeten compatibel ratten in staat zijn om de naleving van de oefening regime te behouden voor een aantal maanden. Er dient echter te worden opgemerkt dat de snelheid waarmee proefpersonen kunnen loopband oefening uitvoeren binnen een bepaalde termijn (30 min in dit regime) kan vereisen aanpassing en maximale snelheden zijn niet meer dan 15 m / min de bovengenoemde studies. De beste naleving zal waarschijnlijk worden gerealiseerd met een snelheid die niet hoger zijn dan 11 m / min. Sterker nog, als we zijn om translaat de uitoefening bevindingen aan de middelbare leeftijd en de vergrijzing van de bevolking, kunnen we verwachten dat de meeste vertegenwoordiger van de dier-protocol is er een die zich richt op duurzaamheid en compliance, in plaats van snelheid.
Om samen te vatten, dit gedwongen oefening protocol is er een die kan worden gebruikt in vrijwel elk laboratorium, in het bijzonder voor mensen met een focus op neurodegeneratieve ziekten en veroudering. De proefpersonen in dit rapport waren 18 maanden bij aanvang van de studie. Bovendien is de essentiële stappen nodig zijn om nagenoeg 100% conformiteit van de proefpersonen verkrijgen zijn eveneens besproken. Uiteraard verwerven 100% naleving wordt een significant voordeel voor de onderzoeker, vooral omdat slechts moet het aantal proefpersonen om een bepaald hypothese te testen op de gewenste stroom te gebruiken. Bovendien, het bereiken van 100% naleving van dit regime heeft de inzet van elektrische footshock niet nodig. Inderdaad, eliminatie van elektrische voetschok is onontbeerlijk om Interpret de effecten van lichaamsbeweging op gedragsmaatregelen die afhankelijk zijn van catecholaminen, met name dopamine, gezien de lange bekende impact van stressoren zoals footshook op catecholamine biosynthese 17-18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
De financiering voor dit werk werd deels door een onderzoekssubsidie toegekend aan MF Salvatore van het National Institute on Aging (AG040261). De auteurs willen ook Victoria Fields erkennen voor haar hulp bij de gedrags-experimenten in verband met het werk gepresenteerd en Mackenzie Orchard voor zijn hulp bij de bouw van de backstop voor de loopband.
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.
