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Medicine

Motor y del hipocampo aprendizaje espacial dependiente y Evaluación de referencia a memoria en un modelo de rata transgénica de la enfermedad de Alzheimer con accidente cerebrovascular

doi: 10.3791/53089 Published: March 22, 2016

Summary

Para investigar la co-mórbida enfermedad de Alzheimer (EA) y la condición de accidente cerebrovascular en un nuevo modelo, se describen tres tareas de comportamiento que evaluar tanto el control motor y comportamientos cognitivos. Estas tareas incluyen la tarea haz de pie, tarea cilindro y laberinto acuático de Morris.

Abstract

la enfermedad de Alzheimer (AD) es una enfermedad neurodegenerativa debilitante que resulta en la neurodegeneración y pérdida de memoria. Mientras que la edad es un factor de riesgo importante para la EA, derrame cerebral también se ha implicado como un factor de riesgo y un factor agravante. La co-morbilidad de accidente cerebrovascular y AD resultados en el control del motor por infarto empeoró y déficits cognitivos relacionados con la AD en comparación con cada condición por sí sola. Para modelar la condición combinada de accidente cerebrovascular y AD, un novedoso modelo de rata transgénica de la EA, con una forma mutada de la proteína precursora amiloide (una proteína clave que interviene en el desarrollo de la EA) incorporado en su ADN, se da un pequeño derrame cerebral del estriado unilateral.

Para un modelo con la combinación de ambos accidente cerebrovascular y AD, se deben aplicar pruebas de comportamiento para evaluar el control del motor por infarto, la locomoción y la función cognitiva relacionada con la AD. La tarea consiste en un aparato de cilindro rentable, de usos múltiples que evalúa la extremidad anterior espontánea uso del motor. En esta tarea, una rata se coloca en un aparato cilíndrico, donde la rata espontáneamente trasera y en contacto con la pared del cilindro, con sus patas delanteras. Estos contactos se consideran extremidad anterior uso del motor y cuantificados durante el análisis de vídeo después de la prueba. Otra tarea motora rentable implementada es la tarea haz de pie, que evalúa el control de la extremidad anterior, el control de las extremidades posteriores y la locomoción. Esta tarea implica un pie de rata a través de una viga de madera que permite la evaluación del control motor de miembros a través del análisis de los recibos de las extremidades anteriores, resbalones y caídas de los miembros posteriores. La evaluación del aprendizaje y la memoria se completa con Morris laberinto de agua para este paradigma de comportamiento. El protocolo comienza con el aprendizaje espacial, en el que la rata se sitúa una plataforma oculta estacionaria. Después de aprendizaje espacial, se retira la plataforma y tanto a corto plazo y la memoria de referencia espacial a largo plazo se evalúa. Los tres de estas tareas son sensibles a las diferencias de comportamiento y finalizado el plazo de 28 días para este modelo, haciendo de este párrafoeficiente en tiempo paradigma y rentable.

Introduction

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La enfermedad de Alzheimer (EA) es la forma más frecuente de demencia en la población de edad avanzada y una enfermedad neurodegenerativa debilitante. Punto de vista histopatológico, AD se presenta como placas de amiloide, ovillos neurofibrilares y pérdida neuronal. Las placas amiloides se componen fundamentalmente de péptido beta-amiloide (Aß) que ha sido producido a través de una escisión proteolítica alterada de la proteína precursora amiloide (APP) por β-secretasa y enzimas gamma-secretasa 1,2,3. El producto de escisión, Aß, los depósitos en el cerebro creando placas amiloides patológicos y tiene efectos tóxicos sobre el cerebro que puede conducir a los problemas de aprendizaje característicos y pérdida de memoria. Todos estos pasos juntos se conocen como la "hipótesis de la cascada amiloide" 3,4. Si bien esta hipótesis es importante en la investigación de AD, se han encontrado otros cambios celulares que preceder a estas formaciones de placa que se desvía de la ruta original de la cascada amiloide. estos otraSe cree que los cambios celulares que contribuyen a la pérdida de memoria temprana, impedimentos y otras disfunciones cognitivas implicadas en el año previo a la formación de placas 3,5,6 aprendizaje.

Con AD cada vez más frecuente, factores de riesgo para desarrollar enfermedad de Alzheimer están convirtiendo en un foco muy importante de la investigación. Aunque la edad es el principal factor de riesgo para las formas esporádicas de la EA, otros factores de riesgo han sido identificados, incluido el accidente cerebrovascular 7,8. Stroke no sólo es un factor de riesgo, pero también puede exacerbar ya presentes demencias. Por ejemplo, clínicamente, la progresión de la EA se ha demostrado que es peor en los pacientes que habían experimentado previamente accidente cerebrovascular 9. Por otra parte, el aumento de expresión de APP y la acumulación de Aß se ha encontrado en modelos animales experimentales de toxicidad Aß combinado con el movimiento inducido 10,11. Puesto que no es tan importante la interacción entre el accidente cerebrovascular y AD, es esencial que estas dos patologías podría explorar más detalladamentejuntos en modelos de co-morbilidad para entender mejor la fisiopatología y los comportamientos implicados en ambas condiciones.

Para investigar las condiciones comórbidas, un modelo apropiado tuvo que ser desarrollado en el que un accidente cerebrovascular podría interactuar con Aß para producir AD-como patología. Por primera vez, una rata transgénica APP21 que tiene un gen APP humano mutado incorporado en su ADN se utilizó para lograr un modelo apropiado de la EA. Las mutaciones son el doble sentido erróneo sueco e Indiana mutaciones de cambio de sentido único, que se han implicado, en las formas familiares de AD 4,8,12. En ausencia de un insulto adicional, este modelo de rata edades sin desarrollar las placas de Aß característicos o 12 ovillos neurofibrilares. Por lo tanto, en un esfuerzo para inducir la patología conductual-AD como, un pequeño golpe se introduce en el cuerpo estriado derecho de imitar los pequeños trazos subcorticales a menudo presentes en los pacientes con demencia 9. La carrera en el ra transgénicos APP21t encarna la condición comórbida y permite la investigación de varios tipos de cambios de comportamiento implicados tanto en condiciones de enfermedad. En particular, esta inducción de los déficits de patología como AD-cognitivas y en la rata adulta nos permite investigar los cambios moleculares y cognitivos tempranos anteriores AD.

Dado que el objetivo es determinar los primeros signos de cambios de comportamiento y dado que tanto los accidentes cerebrovasculares y AD tienen patologías conductuales muy distintas, al estudiar el modelo de co-mórbida, las tareas de comportamiento necesitan evaluar una variedad de fenotipos conductuales. Hay una serie de pruebas relativamente sensibles que se pueden hacer para analizar el comportamiento del motor y cognitivo en modelos de roedores que implican una variedad de paradigmas y equipos. Para analizar específicamente la función de la extremidad anterior y la extremidad posterior del motor, la tarea tarea cilindro y haz de pie se han implementado para detectar déficits motores y controlar la locomoción en este modelo. Otras tareas sensibles diseñados específicamente para evaluar bien forelimb habilidad del motor (es decir, la tarea escalera y única tarea de llegar a pellet) requieren la privación de alimentos 11,13,14. Para evitar cualquiera de los conocidos efectos de la privación de alimentos en patologías de enfermedades 15,16,17, estas pruebas han sido considerados no aptos para este estudio. La tarea del cilindro evalúa el uso espontáneo de las extremidades anteriores de la rata durante la crianza en un entorno nuevo y puede detectar la asimetría entre las extremidades anteriores en ratas con accidente cerebrovascular unilateral 10,18. Una ventaja importante de esta tarea es que el aparato puede utilizarse para otras tareas de comportamiento, tales como la Porsolt forzada tarea de natación 19. Contrariamente a la tarea de cilindro, la tarea haz de pie también permite el análisis de las extremidades posteriores y el control motor de la extremidad anterior, además de locmotion 10,14. Balancín incluye un componente locomotor, un componente de equilibrio y la colocación de los pies en la técnica. Ambas pruebas son rentables, directo y eficiente en tiempo y elucidar los efectos del derrame cerebral y AD en d iferencias en el funcionamiento de las extremidades.

Aparte de los cambios en la función motora, AD implica déficits de memoria que se pueden presentar en las primeras etapas de la progresión de la enfermedad. Al abordar patologías-AD como en un modelo de roedor, es fundamental que el aprendizaje dependiente del hipocampo y la memoria se evalúa debido a que el hipocampo es una estructura cerebral importante en gran parte afectada en 2 dC. El hipocampo es una región del cerebro esencial para el aprendizaje y la memoria espacial y su función puede ser probada utilizando diversos paradigmas de laberinto en roedores. Una de las tareas de laberinto en su mayoría utilizados para modelos de roedores de diferentes enfermedades es el laberinto acuático de Morris 20. El laberinto de agua de Morris utiliza señales espaciales para ayudar a la rata en la localización de una plataforma escondida estacionaria y pruebas de memoria de referencia espacial cuando se retira la plataforma. Una ventaja valiosa de la configuración del laberinto de agua es que es altamente adaptable dependiendo de la pregunta de investigación propuesto 20.

tienda "> Por primera vez, las técnicas descritas se han utilizado para evaluar la función motora y cognitiva en una novela co-mórbida modelo de rata de accidente cerebrovascular y AD. participación de pequeños accidentes cerebrovasculares en un modelo de rata transgénica APP21. Co-morbilidad se logró mediante la inducción la vasoconstricción de los vasos sanguíneos en el cuerpo estriado para producir un pequeño derrame cerebral en ratas transgénicas APP21. este modelo de carrera ha sido bien establecida como una condición comórbida en un modelo de rata alternativa de 11 AD. Avance en esta novela APP21 modelo de rata transgénica se pretendía para producir un modelo más traslación valiosa. Si bien las tareas de comportamiento se describen utilizando un derrame cerebral y la rata AD modelo de co-mórbida, estas tareas se pueden aplicar además a otros modelos de accidente cerebrovascular o modelos de otras enfermedades neurológicas (es decir, la enfermedad de Parkinson). El general metodología descrita será ampliamente aplicable a estos otros estados de la enfermedad, pero los plazos de comportamiento y paradigmas puede requerir un cambio en base a las propuestas de resolucióncuestión de bús y modelo. Además de ser adaptable, las funciones descritas son eficaces en la demostración de los déficits de menor importancia, mientras que ser también el costo y eficiente en el tiempo.

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Protocol

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El comité de ética animal institucional adecuado debe aprobar todos los procedimientos de comportamiento antes de iniciar la experimentación. Todo el trabajo con animales se ha descrito aquí fue aprobado por la Universidad de Western Uso de Animales Subcomité y sigue el Consejo Canadiense para el manejo de estos animales. Estos experimentos con animales se realizaron durante la fase de luz.

1. Cilindro de tareas para la Evaluación de Gross Motor Miembro Anterior

  1. Configuración del equipo
    1. Adquirir un cilindro de plexiglás con una tapa perforada que se acomoda el tamaño de la rata utilizado para el experimento. El tamaño del cilindro no debe permitir que la rata para llegar a la parte superior cuando la cría y que debe permitir por 2 cm entre la pared y la nariz de la rata y la base de la cola de la rata. El tamaño estándar de un cilindro es de 23 cm de diámetro y 40 cm de altura para un niño de 6 meses de edad (400-600 g) de rata.
    2. Colocar un espejo en un ángulo de 45 ° por debajo del aparato de cilindro con el cilindro sentado en un Plexiglas se paren o alguna otra forma de apoyo a unos 30 cm por encima de la mesa.
    3. Configurar una cámara de vídeo en un trípode a una distancia apropiada para la visualización de todo el diámetro del cilindro en el espejo de la cámara de vídeo.
    4. Girar la iluminación a un ajuste de graduación y jugar ruido blanco en la habitación (es decir, baja el volumen, la música sutil) para reducir el efecto de los ruidos fuertes y repentinos. Esto debería ayudar a fomentar el movimiento y evitar la congelación debido a los ruidos fuertes.
  2. Procedimiento experimental
    1. Mover las ratas en la sala experimental de 30 minutos antes del comienzo del primer ensayo para aclimatarse a la sala de ratas con música e iluminación tenue.
    2. Escribir la correspondiente información de los animales y el juicio (es decir, número de animales, el día y el número de línea de tiempo de prueba) en una pequeña tarjeta blanca. Coloca este tablero delante del espejo.
    3. Tecla de grabación de la cámara de vídeo con la tarjeta blanca en frente del espejo, recoger la rata cerca de la base of la cola, colocar la rata en el cilindro y asegurar la tapa. Párese a un lado del cilindro para evitar interferir con la grabación de vídeo.
    4. Retire la placa de color blanco de frente al espejo y dejar que el expediente de la cámara de vídeo de la rata en el cilindro durante 5 minutos (utilizar un temporizador para grabar 5 minutos de cuando se retira la tarjeta blanca). Se trata de un ensayo.
    5. Limpiar el cilindro con una toalla de papel y agua después de un juicio.
    6. Repita los pasos 1.2.2-1.2.5 dos veces más para conseguir un total de tres ensayos. Debe haber un tiempo de 20-30 minutos entre ensayos para disminuir la posibilidad de la habituación al cilindro. Durante este tiempo, ejecutar ensayos de cilindro para las otras ratas.
  3. Análisis de vídeo
    1. Archivos de vídeo de la cámara importación en el programa de edición de vídeo (es decir, iMovie)
    2. Compilar los videos en clips de cada ensayo. Silenciar el volumen del video y disminuir la velocidad del vídeo a 25% del original.
    3. Contar el número de contactos de las extremidades anteriorescon la pared del cilindro de la extremidad anterior izquierda y la derecha. Para los contactos simultáneos izquierdo y derecho, contar estos contactos extremidades anteriores como "ambos". Tenga en cuenta que el vídeo se graba a través de un espejo, lo que parece ser la extremidad anterior izquierda en el video corresponde a la extremidad anterior derecha del animal en la realidad.
    4. Calcular la utilización por ciento de la extremidad anterior afectada (contralateral a la carrera) usando la siguiente ecuación: [{/ número total de contactos (contactos + ½ contactos bilaterales afectados)} x 100]. El rendimiento de ambos grupos de tipo salvaje y el grupo transgénico sin accidentes cerebrovasculares son considerados grupos de comparación para evaluar la presentación de los problemas consecuencia de las enfermedades.

2. La tarea de la viga-pie de Evaluación Motora Gruesa

  1. Configuración del equipo
    1. Adquirir una viga de madera suave sellado que es de 2 cm de ancho y aproximadamente 120 cm de largo (ancho óptimo para un 200-600 g rata).
    2. Coloque dos mesas o estanterías de las Naciones Unidassus 100 cm de distancia. Las superficies de cada unidad debe ser de aproximadamente 40 cm por encima del suelo.
    3. Fije ambos extremos de la viga a la mesa o superficie de estanterías utilizando cinta. Aproximadamente 1 m de longitud de la viga soportada ahora debe ser elevada a 40 cm por encima del suelo.
    4. Configurar una cámara de vídeo en un soporte, la captura de toda la longitud de la viga. Para mejorar el contraste en el video, considerar la introducción de un fondo negro detrás de la viga utilizando las ratas blancas.
  2. Procedimiento experimental
    1. Mover las ratas en la sala experimental de 30 minutos antes del comienzo del primer ensayo para aclimatarse a la sala de ratas con música e iluminación tenue.
    2. Coloque la jaula hogar o de enriquecimiento ambiental tubos de la rata en un extremo de la viga y colocar la rata en el otro extremo de la viga.
    3. Llevar a cabo un par de carreras sin grabar dos días antes de los ensayos experimentales. Deje que la rata explorar la zona y guías de la rata hacia el haz sosteniendo la base de la rata'S cola.
    4. Una vez que la rata ha cruzado la viga, mover la jaula o tubo al otro extremo de la viga y de repetición. Cuando la rata cruza el haz libremente en cualquier dirección, la sesión de entrenamiento ha terminado. Mantenga el número de carreras de entrenamiento consistente entre todos los animales.
    5. Escribir la correspondiente información de los animales y el juicio (es decir, número de animales, el día y el número de línea de tiempo de prueba) en una pequeña tarjeta blanca. Tape Este tarjeta blanca de la pared detrás de la viga.
    6. Coloque la jaula hogar o entorno de la tubería de enriquecimiento de la rata en un extremo de la viga.
    7. Prensa de grabación en la cámara de vídeo y recoger la rata por la base de la cola y el lugar en el extremo de la viga opuesta a la jaula de alojamiento o el tubo.
    8. Registrar la totalidad de la prueba, que termina cuando la rata se ha completado con éxito atravesar toda la longitud de la viga elevada. Si las pausas de rata a medio camino a través de la viga, suavemente pescuezo la rata por la base de la cola o toquen la cola de la rata suavementepara promover el movimiento a través del haz. No empuje la rata hacia adelante de cualquier manera.
    9. Vuelva a hacer ensayos en los que la rata gira, mientras que en el haz, se detiene repetidamente a pie o camina de manera inconsistente. Si una rata cae y sigue aferrarse a la viga, con suavidad recoger la rata y colocarlo de nuevo en la viga en la posición de la caída y continuar el juicio.
    10. Mover la jaula o el tubo hasta el otro extremo de la viga, cambiar el juicio # en la pizarra blanca y registrar el juicio posterior.
    11. Repita este procedimiento hasta que se ha completado un total de 6 ensayos, con 3 ensayos se registraron para cada dirección. Todos los 6 ensayos para una rata se pueden grabar antes de comenzar los ensayos para la próxima rata.
  3. Análisis de vídeo
    1. Archivos de vídeo de la cámara de importación en el programa de edición de vídeo (es decir, iMovie).
    2. Compilar los videos en clips para cada ensayo y silenciar el volumen del vídeo. Analizar cada fotograma de videoclip por cuadro.
    3. Contar el número dedel total de pasos la rata toma caminar toda la longitud de la viga y el número total de las extremidades traseras izquierda y derecha y los resbalones de las extremidades anteriores y el número total de caídas. El rendimiento de ambos grupos de tipo salvaje y el grupo transgénico sin accidentes cerebrovasculares son considerados en comparación con el grupo de co-mórbida para evaluar aparición de déficits únicas a la condición de co-mórbida.

3. Morris laberinto de agua para dependiente del hipocampo espacial Aprendizaje y la Memoria de referencia

  1. Configuración del equipo
    1. Asegurar una cámara de vídeo situada por encima del centro de una piscina circular (148 cm de diámetro y 58 cm de profundidad). Alinear los cuatro cuadrantes designados correctamente con el contorno de la piscina en el programa de software de seguimiento.
    2. Llene la piscina circular con agua de aproximadamente 36 cm de profundidad. El agua debe ser calentada a temperatura ambiente por llenado de la piscina unos pocos días antes de comenzar el protocolo experimental.
    3. Añadir ONU negro pintura acrílica no tóxicahasta que el agua es opaca cuando se utilizan ratas blancas. Use un color claro, como blanco, para las ratas de color más oscuro.
    4. Rodear la piscina con superficies de las paredes en blanco, incluidos los separadores de ambiente, si es necesario. Cuando en la piscina, la rata no debería ser capaz de ver los experimentadores.
    5. Cortar 4 grandes claves espaciales con formas diferentes de diferentes colores de cartulina y conecte un contorno en la pared por el norte designado, este, sureste y suroeste lugares de la piscina. Estas señales deben ser ligeramente más alto que el borde de la piscina.
    6. Encienda una radio a un volumen bajo en el cuadrante noroeste para evitar que la rata de la distracción por ruidos fuertes inesperados durante la prueba.
    7. Colocar una plataforma circular (diámetro 11,5 cm, la superficie de 2 a 3 cm por debajo del nivel de agua) en el centro del cuadrante objetivo.
    8. Desactive principales luces de la habitación y encender una lámpara de pie que se coloca en el lado opuesto del divisor de habitación a la piscina para iluminar el área.
  2. Configuración del equipo Utilice un programa de seguimiento que está diseñado para tareas de comportamiento laberinto acuático de Morris y configurar el protocolo antes de comenzar los experimentos. Un ejemplo de un posible programa se proporciona en la Figura 4.
  3. Set 4 días consecutivos con 4 ensayos de 90 segundos cada uno para el experimento de aprendizaje espacial.
  4. Set 2 experimentos separados de la sonda de 30 segundos cada uno a las 24 h después de la última prueba de aprendizaje espacial y 1 semana después del primer experimento de la sonda.
  5. Conjunto con claves ensayos de aprendizaje a los 4 ensayos por día durante 2 días consecutivos a partir de 24 horas después de que el segundo experimento de la sonda. Cada ensayo debe ser de 60 seg total.
  6. Para cada etapa, establecer el orden de las pruebas de manera que hay un intervalo entre ensayos de 20 minutos entre cada ensayo, para cualquier animal. Otros animales se pueden ejecutar durante este intervalo entre ensayos, el tiempo que cada animal mantiene un intervalo entre ensayos de 20 minutos.
  7. Asegúrese de que la posición de la plataforma ha de ser definido por el experimentador y que todas las otras zonas están Demultado por la posición de la plataforma designada.
  8. Configurar el programa para empezar y terminar cada prueba manualmente.
  • Experimento aprendizaje espacial
    1. Coloque la plataforma circular en el cuadrante suroeste. Se debe estar alineado con el área circular designado "plataforma" en el cuadrante en el programa de ordenador.
    2. Iniciar posiciones alrededor de la piscina deben ser asignados al azar para cada rata. Representar a todas las posiciones de inicio en cada grupo de tratamiento. No rata comienza desde la posición noreste para cualquier ensayo de aprendizaje espacial en el paradigma presentados para permitir una posición de inicio de la novela durante la prueba de la sonda.
    3. Mantenga la rata en la base de la cola y coloque suavemente en el agua a lo largo de la pared de la piscina en la posición de inicio designado y moverse rápidamente fuera de la vista de la rata.
    4. Tiene otro experimentador iniciar el software de seguimiento tan pronto como la rata está en el agua. Un temporizador debe empezar a contar desde 0 en el programa de seguimiento. Si la rata localiza la plataforma, tienen otro experimentador detener el juicio en el ordenador y dejar la rata en la plataforma durante al menos 30 segundos antes de recuperarlo. Si la rata salta de la plataforma antes de que el ensayo se detuvo en el equipo, el juicio continúa.
    5. Si la rata no encuentra la plataforma en el momento de prueba asignado, guiar a la rata a la plataforma con la mano (ya sea haciendo la rata sigue su mano o guiar la rata por la base de la cola). Mantenga la rata en la plataforma durante 30 segundos.
    6. Retire la rata de la piscina por la base de su cola en el brazo del experimentador que se cubre con una toalla o dejar que la rata subir a una superficie portátil.
    7. Repita los pasos 3.3.3-3.3.7 para un total de 4 ensayos por rata. Debe haber un intervalo entre ensayos de 20 minutos para cada rata.
    8. Volver a las ratas a su jaula bajo una lámpara de calor durante al menos 10 minutos después de la última prueba de aprendizaje espacial de la rata.
    9. Continuar el examismo protocolo aprendizaje espacial ct para el día 2 hasta el día 4 de aprendizaje espacial.
    10. En el día 2-4, no mantenga la rata en la plataforma por más tiempo. Deje que la rata se siente en la plataforma sin ayuda durante 30 segundos con los experimentadores fuera de la vista. Esto se puede hacer durante los ensayos posteriores en el día 1 en la ocasión.
  • Experimento sonda
    1. Retire la plataforma de la piscina. Asegúrese de que la posición de la plataforma anterior queda definido en el equipo (círculo en el cuadrante suroeste).
    2. Coloque la rata en el agua a lo largo de la pared de la piscina en la posición noreste y moverse rápidamente fuera de la vista de la rata. El uso de la novela nordeste la posición de arranque se asegura de que la rata recuerda la posición de la plataforma independiente de posiciones de inicio previamente entrenados.
    3. Tiene otro experimentador iniciar el software de seguimiento tan pronto como la rata está en el agua. Un temporizador debe empezar a contar desde 0 en el software de seguimiento.
    4. Recuperar la rata de lasuroeste cuadrante de la piscina por la base de la cola y espera un brazo cubierto con toalla o dejar que la rata subir a una superficie portátil.
    5. Volver a las ratas a su jaula bajo una lámpara de calor durante al menos 10 minutos después de la sonda de prueba de cada rata.
    6. Repita este experimento (pasos 3.4.1-3.4.5) después de 1 semana.
  • Con claves experimento de aprendizaje
    1. Use cinta adhesiva para asegurar una señal de 4 cm de diámetro esférica blanca sobre un soporte que es de 8,5 cm de altura en la plataforma (altura total de la señal es de 12,5 cm). La parte superior de la señal esférica será de al menos 8,5 cm por encima del nivel del agua.
    2. Retire las claves espaciales de las paredes que rodean la piscina.
    3. Selección aleatoria de posiciones de la plataforma y empezar a posiciones para cada rata en cada grupo. Todas las posiciones de la plataforma y de inicio deben estar representados para cada grupo de tratamiento.
    4. Coloque la plataforma en el área de la plataforma designada y definir en el software de seguimiento.
    5. Coloque la rata en el agua a lo largo de la pared de la piscina en tdesignó a la posición original y rápidamente se mueve fuera de la vista de la rata.
    6. Tiene otro experimentador iniciar el software de seguimiento tan pronto como la rata está en el agua. Un temporizador debe empezar a contar desde 0 en el software de seguimiento.
    7. Una vez que la rata alcanza la plataforma, tienen otro experimentador detener el juicio en el equipo. Si la rata salta de la plataforma, el juicio continúa. Antes de recuperar la rata, permita que la rata se siente en la plataforma durante 15 segundos.
    8. Recuperar la rata de la piscina por la base de la cola y esperar un brazo cubierto con toalla o dejar que la rata subir a una superficie portátil.
    9. Compruebe la posición de la plataforma para la próxima rata y mover la plataforma en el área correspondiente definida en el software de seguimiento.
    10. Repita los pasos 3.5.4-3.5.9 para los 3 ensayos siguientes. Debe haber un intervalo entre ensayos de 15 min.
    11. Volver a las ratas a su jaula bajo una lámpara de calor durante al menos 10 minutos después de la fina de cada ratal con claves ensayo de aprendizaje.
    12. Continuar con el mismo protocolo para el día 2 de aprendizaje con claves.
  • Análisis de los datos
    Nota: El tiempo transcurrido en las zonas, la distancia recorrida en zonas, velocidad media, se utilizan a menudo varias entradas en zonas y el tiempo hasta la primera entrada en las zonas.
    1. Analizar el tiempo y la distancia para llegar a la zona de la plataforma y la velocidad media por día de aprendizaje espacial y complementada por separado. Para los experimentos de sonda, analizar la latencia a la primera entrada en la zona de destino como un tiempo crudo o un porcentaje de cambio de la sonda 1 a la sonda 2.
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    Representative Results

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    Las tareas de comportamiento descritos se utilizaron para demostrar los efectos de accidente cerebrovascular en un modelo de rata transgénica APP21 de la enfermedad de Alzheimer. Se espera que la combinación de accidente cerebrovascular y el transgén APP21 a resultar en una mayor déficit motor en los miembros afectados, así como el aumento de los déficits de memoria.

    La tarea cilindro evaluó la función motora de la extremidad anterior bruto y se representa como el uso de la extremidad anterior afectada. Además, se utilizó la tarea haz de pie para evaluar específicamente la función motora de las extremidades posteriores y la locomoción. Dado que la carrera fue inducida en el cuerpo estriado derecho, se espera que la extremidad anterior izquierda para mostrar un déficit motor si uno está presente. Los datos presentados en tanto la figura 2 y la figura 3a y 3b no demuestra estadísticamente que las ratas comórbidas tienen un déficit extremidad anterior o miembro posterior, respectivamente. Mientras que estos animales no appera tener las extremidades anteriores o motoras de las extremidades posteriores déficits, que sí parecen tener pequeñas diferencias en la función motora perteneciente a la locomoción. En la tarea de haz de pie pasos totales se incrementaron significativamente en las ratas transgénicas comórbidas con un accidente cerebrovascular (p <0,05, Figura 3c), lo que sugiere que la tarea haz de pie es lo suficientemente sensible como para detectar pequeños cambios en la marcha y la locomoción. El pequeño modelo de accidente cerebrovascular estriatal utilizado produce pequeños movimientos que son probablemente demasiado pequeño para producir cualquier déficit principales de motor, pero el déficit se ha demostrado antes en otros modelos de accidente cerebrovascular con estas dos tareas 10,14. En este caso, estas tareas pueden simplemente monitorizar la función motora y la locomoción en la investigación de los parámetros presentados.

    el aprendizaje y la memoria espacial dependiente del hipocampo de referencia se puede evaluar de manera efectiva el uso del laberinto acuático de Morris. No hubo diferencias aparentes en el aprendizaje entre los grupos (Figura 5a >, La figura 5b), por lo tanto, las diferencias en el aprendizaje no pueden dar cuenta de las diferencias en el rendimiento de la memoria. Ratas transgénicas APP21 con ictus demostraron un déficit de memoria de referencia sólida a largo plazo en comparación con las ratas transgénicas sin accidente cerebrovascular y de tipo salvaje ratas con ictus (p <0,05, Figura 5c).

    aprendizaje se completa con claves para asegurar que las ratas tienen la misma capacidad de utilizar las claves espaciales visuales para localizar la plataforma en el laberinto de agua de Morris. Como se demuestra en la figura 6a y la figura 6b, no se observaron diferencias en la latencia o la ruta de longitud para alcanzar la plataforma durante el aprendizaje con claves entre los grupos. Por otra parte, la velocidad media de natación fue consistente entre los grupos (Figura 6c) y demuestra que la motivación para salir y nadar habilidades fue igual entre los grupos.

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    Figura 1:. Línea de tiempo para el motor y las evaluaciones de comportamiento cognitivo se le asigna el día de la cirugía Stroke-inducir el día 0 y todos los días de pruebas son en referencia a este día. (A) antes de la cirugía y después de la cirugía de las pruebas para la tarea cilindro (C) y la tarea haz de pie (BM). Aprendizaje espacial (B) del laberinto acuático de Morris, la prueba de la sonda y con pautas de aprendizaje. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 2
    Figura 2:. Cilindro de tareas utilización Porcentaje de extremidad anterior afectada se calculó utilizando la ecuación en el paso 1.3.4 y estandarizada a día -3 valores basales. La línea punteada roja anota el valor 1.0 que representa la igualdad de uso de cadaextremidad anterior en la tarea cilindro. de tipo salvaje se abrevia como WT y transgénicos se abrevia como TG. números de animales son los siguientes: WT + solución salina (n = 7), WT + accidente cerebrovascular (n = 8), TG + solución salina (n = 8), TG + accidente cerebrovascular (n = 6). Todos los valores se presentan como media ± SEM. (ANOVA de dos vías, de Tukey post hoc). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    figura 3
    Figura 3:. Tarea Beam-paseo La suma de todas las hojas de hecho con la (A) afectados y (B) de las extremidades posteriores no afectado en 5 ensayos se presenta como una relación entre el número total de medidas adoptadas para cruzar la viga. Los valores fueron normalizados a valores de referencia como sigue: Índice de post-cirugía - relación de pre-cirugía. (C) Las medidas totales para cruzar la viga o n día -7 y el día 21 de tipo salvaje se abrevia como WT y transgénicos se abrevia como TG. números de animales son los siguientes: WT + solución salina (n = 6), WT + accidente cerebrovascular (n = 6), TG + solución salina (n = 6), TG + accidente cerebrovascular (n = 5). Todos los valores se presentan como media ± SEM y asteriscos indican significancia estadística. (ANOVA de una vía, post hoc de Tukey, p <0,05). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 4
    Figura 4: Vista del programa que demuestra secciones necesarias para la configuración y ejecución de un experimento Algunas características del programa de seguimiento utilizado para laberinto de agua de Morris destacó.. La vista aparato con el vídeo de la piscina anteriomente sólo aparecerán tal como se presenta cuando en la pestaña Análisis.3089fig4large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 5
    Figura 5: aprendizaje espacial y la memoria de referencia en Morris laberinto de agua de aprendizaje espacial se midió por latencia (A) y (B) longitud del camino para alcanzar la plataforma.. (C) la memoria de referencia se midió como el cambio de latencia por ciento a la primera entrada en la zona objetivo en la prueba de la sonda día 19 en comparación con la prueba de la sonda 12 días. de tipo salvaje se abrevia como WT y transgénicos se abrevia como TG. números de animales son los siguientes: WT + solución salina (n = 8), WT + accidente cerebrovascular (n = 7), TG + solución salina (n = 7), TG + accidente cerebrovascular (n = 8). Todos los valores se presentan como media ± SEM y asteriscos indican significancia estadística. (ANOVA de dos vías para el aprendizaje espacial y ANOVA de una vía para la prueba de la sonda, de Tukey post hoc, p &# 60;. 0,05) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 6
    Figura 6:. Cued aprendizaje en Morris laberinto de agua (A) Latencia y (B) longitud del camino para llegar a la plataforma están expresados ​​como la media de los ocho ensayos de aprendizaje. Velocidad (C) de la nadada se presenta como un promedio de los ocho ensayos de aprendizaje. de tipo salvaje se abrevia como WT y transgénicos se abrevia como TG. números de animales son los siguientes: WT + solución salina (n = 8), WT + accidente cerebrovascular (n = 7), TG + solución salina (n = 7), TG + accidente cerebrovascular (n = 8). Los valores se presentan como la media ± SEM. (ANOVA de una vía, de Tukey post hoc). Haga clic aquí para ver una versión más grande de estafigura.

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    La combinación de accidente cerebrovascular y los resultados de la enfermedad de Alzheimer en las patologías de comportamiento muy distintas que pueden afectar tanto motor y la función cognitiva en función de la gravedad de cada condición. Por lo tanto, es necesario hacer uso de una variedad de tareas de comportamiento para determinar las contribuciones individuales de estas condiciones, así como dar una idea de los efectos combinados y potencialmente interactivas en el co-mórbido. Los datos presentados demuestran tres rentable, las tareas de comportamiento sensibles eficiente en el tiempo y para evaluar la función motora y la memoria y el aprendizaje espacial dependiente del hipocampo de referencia en una novela APP21 modelo de rata transgénica co-mórbida con un accidente cerebrovascular. Además de los datos presentados, estas tareas se han verificado en modelos de ictus más graves 10,14,18, así como en modelos de AD 8,16 y debería ser ampliamente aplicable a diversos modelos de ambas enfermedades.

    Dicho esto, no hay tarea sin limitations. Para las tareas de motor específicamente, algunas de solución de problemas puede ser necesario si las ratas se habitúan al cilindro y la viga. En la tarea de cilindro, una motivación puede ser necesaria para garantizar la rata alcanza la cantidad apropiada de los contactos de las extremidades anteriores con la pared del cilindro. Para lograr este resultado, la aplicación de un olor no tóxico en la tapa perforada o en la pared del cilindro puede motivar a la rata a la parte trasera y en contacto con la pared del cilindro, con sus patas delanteras. Por ejemplo, un poco de mantequilla de maní o extracto de vainilla se puede untar sobre la pared interior cerca de la parte superior del cilindro para fomentar aún más las ratas sedentarias para explorar las paredes del cilindro. Un anillo de cinta de color también se puede aplicar en el interior de la ¾ cilindro desde la parte inferior del cilindro. Otra forma de promover la crianza consiste en extraer una rata sedentaria y volver a introducirlo en el cilindro después de que haya pasado cierto tiempo, lo que se ha logrado con un intervalo entre ensayos en el protocolo. PelajeThermore, dependiendo de la altura del cilindro en comparación con la longitud de la rata, la eliminación de la tapa perforada a mitad de camino a través de un ensayo puede inducir la cría y el contacto de la extremidad anterior con la pared del cilindro. Esto no se debe hacer si hay una posibilidad de la rata será capaz de escapar del cilindro durante la prueba. Estas motivaciones pueden ayudar a aumentar el número de partes posteriores, pero no deben influir en el uso de las patas delanteras izquierda y derecha durante el contacto de la pared. Si todavía hay una gran preocupación por un número inadecuado de los contactos de las extremidades anteriores después de la aplicación de estas sugerencias, un ensayo se puede terminar después de la rata ha hecho un total de 10 partes traseras independientemente de la duración de tiempo. Esto sería diferente de los ensayos de 5 minutos completados en el protocolo anterior, como cada rata alcanzaría un total de 10 partes posteriores en diferentes momentos. Con un modelo de accidente cerebrovascular y AD co-morbilidad, es importante tener en cuenta que los cambios en los niveles de rendimiento, ansiedad y actividad cognitiva pueden desarrollar en estas ratas. Wi bien estos cambios no afectan directamente el resultado primario de la tarea cilindro (el uso de la extremidad anterior espontánea durante la crianza), la grabación de otras observaciones pueden constituir una prueba valiosa para los cambios de comportamiento no relacionados con el motor, que se pueden desarrollar. En la tarea de cilindro, tales comportamientos potencialmente pueden ser observados mediante el análisis de aumento o disminución de la conducta de crianza, como la cría es una forma de comportamiento exploratorio motivado. Por otra parte, otras medidas como el tiempo dedicado a la preparación, girando y el aterrizaje puede dar una idea sobre la ansiedad y otras deficiencias físicas, respectivamente.

    En lo que respecta a la tarea haz de pie, utilizando el tubo de enriquecimiento jaula de alojamiento suele ser suficiente motivación para que la rata cruzar la viga. Si una rata continúa para detener a mitad de camino a lo largo de la viga, una recompensa de comida fragante o tratar, como la mantequilla de cacahuete o de azúcar en la precisión gránulos, podría ser introducido, además de los tubos de enriquecimiento en el extremo opuesto. Si se les da golosinas, asegúrese de que todas las ratas reciben abla misma cantidad de golosinas en el día de la prueba, independientemente de su rendimiento. Además, en lugar de correr los seis ensayos para una rata antes de pasar a la siguiente rata, ensayos podrían estar escalonados. Por ejemplo, los dos primeros ensayos podrían ser completados para todas las ratas antes de iniciar los dos siguientes. Esto puede evitar el aumento del número de paradas a mitad de camino a través de la viga que puede ocurrir en los ensayos posteriores, cuando algunas ratas se vuelven demasiado cómodo con el medio ambiente de la viga. Otra posible solución si se produce la parada frecuente es disminuir el número de ensayos. Esto podría lograrse mediante la colocación de un espejo detrás de la viga para analizar las extremidades, tanto de izquierda y derecha en cada ensayo, permitiendo así el número de ensayos a disminuir. Además, la habituación a la viga se puede producir después de múltiples sesiones de prueba y puede resultar en ratas que se niegan a cruzar la viga y permanecer sentados en la viga, a pesar de todos los esfuerzos para motivar el animal. Debido a este problema, las evaluaciones de haz no son ideales para repetir la prueba en loexperimentos ng plazo. En los protocolos que utilizan repiten las pruebas, la compensación también puede convertirse en una preocupación, además de la motivación. Para superar los problemas de la compensación al cruzar el rayo, un haz cónico se puede utilizar en lugar de una viga de madera 21 normal.

    Una vez más, los cambios cognitivos, incluyendo aumento de la ansiedad y los cambios en los niveles de actividad general y la motivación, se pueden producir en este modelo animal. Por lo tanto, es importante tomar nota de cualquier irregularidad entre los grupos experimentales con respecto a la motivación de los animales para cruzar la viga, así como su velocidad y el comportamiento no locomotor (parar, sentado, temblando, orientación) al atravesar el haz.

    investigación de la enfermedad de Alzheimer de comportamiento requiere una prueba de memoria a corto plazo y largo plazo, lo que se ha logrado aquí usando el laberinto acuático de Morris. Muchos protocolos consideran 24 horas después de aprendizaje espacial sea la memoria a largo plazo de 21 años, pero con este protocolo enimeline de 24 horas después del aprendizaje espacial se considera la memoria a corto plazo y una semana se considera la memoria a largo plazo. Durante este periodo de una semana de tiempo entre ensayos de exploración, las ratas no deben ser expuestos a otras tareas de comportamiento o factores de estrés innecesarios para evitar la interferencia con la memoria de referencia espacial del laberinto acuático de Morris.

    En lo que respecta al aprendizaje espacial, los experimentadores deben ser persistentes en exigir la rata para sentarse en la plataforma sin saltar por una cierta cantidad de tiempo. Si la rata se sienta con éxito en la plataforma, pero salta como los experimentadores entran en la vista, la rata debe ser colocado o guiado de nuevo a la plataforma y obligado a sentarse en la plataforma hasta que el experimentador recupera el animal. Para hacer cumplir el aprendizaje de la plataforma como la única manera de escapar del agua, las ratas no deben ser recogidos mientras nada, a no ser que en un entorno de prueba de la sonda. Si las ratas se las arreglan para saltar de la plataforma en el borde de la piscina, considere mover el platform más hacia el centro de la piscina para desalentar el aprendizaje de una ruta alternativa de escape.

    Para garantizar que no haya sesgos espaciales durante el aprendizaje espacial y estén en espera, las posiciones de inicio y posiciones de la plataforma con pautas para cada rata en un grupo de tratamiento deben ser asignados al azar. Cada grupo de tratamiento debe tener un número representativo de ratas a partir de cada posición de partida para el aprendizaje espacial o siguiendo el mismo paradigma de inicio y posición de la plataforma para el aprendizaje con claves. Para la asignación de posiciones de inicio, Vorhees y Williams presentan un conjunto muy detallado de las posiciones de inicio aleatorios para el aprendizaje espacial y posiciones de inicio y de la plataforma asignados al azar para el aprendizaje 20 con claves. Esto se puede utilizar directamente o como una guía para asignar posiciones a cada rata antes de comenzar las pruebas de Morris laberinto de agua.

    Para el análisis de los datos laberinto acuático de Morris, las sugerencias contenidas en el protocolo anterior representan cómo se adquirieron los datos presentados aquí. el DATun obtenidos en la etapa 3.6 del protocolo de laberinto de agua de Morris anteriormente se puede utilizar para calcular diversas medidas de resultado que pueden ser útiles para describir un déficit cognitivo. Por ejemplo, más allá del conjunto de datos numéricos, software de seguimiento también ofrece el experimentador la oportunidad de analizar las parcelas de la pista, que pueden dar ideas adicionales en las estrategias de búsqueda de los animales. Además, el porcentaje de tiempo gastado o distancia recorrida dentro del cuadrante objetivo en relación con todos los cuadrantes se puede utilizar como una medida de la memoria de referencia en los ensayos de sonda. Es importante tener en cuenta que estos modelos animales comórbidas pueden mostrar algunos déficits motores. La comparación de la velocidad de nado entre los grupos experimentales puede dar una indicación de si un déficit motor potencial está afectando a la capacidad del animal para realizar en el laberinto acuático de Morris. Por otra parte, para excluir el rendimiento del motor se convierta en un factor de confusión en el resultado del laberinto de agua, se recomienda mirar longitud del camino para llegar a la plataformaAdemás de la latencia y nadar velocidad como se demuestra en la Figura 5 y 6. Si la capacidad de natación se ve comprometida de ninguna manera, longitud del camino es la medida más precisa para evaluar la función del hipocampo.

    Si bien hay varias líneas de tiempo diferentes que se pueden aplicar a todas estas tareas de comportamiento descritos, la metodología de funcionamiento de cada experimento debe seguir siendo el mismo. Los datos presentados aquí se consiguió con un punto posterior al accidente cerebrovascular tiempo de recuperación de 21 días, que captura los eventos tempranos después del accidente cerebrovascular y su potencial interacción con el metabolismo de Aß en el cerebro. Aunque los datos presentados aquí fue en un modelo de co-mórbida de accidente cerebrovascular y la enfermedad de Alzheimer, estas tareas se pueden aplicar a o adaptar a varias preguntas y modelos de investigación. Si bien la prueba del cilindro es un procedimiento estándar de menos modificable, la tarea de haz a pie se puede ajustar un poco a la gravedad del déficit motor esperado por la elección apropiada del haz Widths. El laberinto de agua es la prueba más versátil de todos los paradigmas mencionados en este documento. Por ejemplo, la elección de varios intervalos entre el final de la fase de adquisición y de la sonda de prueba de memoria de referencia espacial puede probar fácilmente a corto plazo y la memoria a largo plazo. la memoria y el cambio de estrategia de trabajo, dos componentes de la función ejecutiva, también pueden ser probados usando la configuración del laberinto de agua. Para la evaluación de la memoria de trabajo, el intervalo entre ensayos se puede reducir a menos de 1 min durante el aprendizaje de adquisición de una nueva ubicación de la plataforma. Por otra parte, teniendo los animales aprenden una segunda, nueva ubicación de la plataforma después de la adquisición con éxito de una ubicación inicial de la plataforma puede poner a prueba la flexibilidad mental o cambio de estrategia. Teniendo en cuenta todas estas posibles modificaciones, hay una gran cantidad de flexibilidad con estas tareas de comportamiento, que es otra ventaja importante, además de todos los beneficios antes mencionados.

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    Disclosures

    Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Cylinder Western University Plexiglas Cylinder
    Cylinder Diameter: 23 cm
    Cylinder Height: 40 cm
    Platform Height: 30 cm
    Mirror Length: 35 cm
    Mirror Width: 26.5 cm
    This was made specifically by Western University Machine Services for our lab. Please contact your own chosen manufacturer to design this product.
    Handheld Video Camera JVC GZ-E200
    Video Camera Tripod Slik F163
    AM/FM Clock Radio Sylvania SCR1388
    White Board Walmart Width: 71.12 cm
    Height: 55.88 cm
    These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
    Dry-erase Marker Expo Expo Dry-erase Original Marker These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
    Wooden Beam Rona Plywood
    Width: 2 cm
    Length: 100 cm
    VWR General Purpose Laboratory Tape VWR Intl. 89097-920
    iMovie '11 Apple Inc. Version 9.0.9 (1795) This is the version used in this manuscript, but any other iMovie version or video editing software could be used.
    Morris Water Maze Pool with Platform Stoelting Co. 60136/60035 These are not the exact products used in the video, but these are essentially identical.
    Platform Cue - - The platform cue used was created using a small metal stand and white spherical foam ball. These can likely be purchased at any store with home improvement materials (i.e. Walmart, Rona etc.)
    Mainstays 71" Floor Lamp Walmart HW-F0377SLV
    ANY-Maze Behavioural Tracking Software Stoelting Co. 60000 There are ANY-maze® bundles that include the camera with or without a computer and accessories.
    Compact Video Camera Logitech V-U0023
    Laptop Hewlett-Packard HP Pavilion dv6 Notebook PC Laptop Specifics: AMD A6-3420M APU with Radeon HD Graphics 1.50 GHz, 6.00 GB RAM, 64-bit operating system.
    Americana Non-toxic Acrylic Paint DecoArt DAO67-9 This can be ordered on the DecoArt site or purchased in store at DecoArt retailers.
    Poster Board Walmart PA-1961

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    References

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    Motor y del hipocampo aprendizaje espacial dependiente y Evaluación de referencia a memoria en un modelo de rata transgénica de la enfermedad de Alzheimer con accidente cerebrovascular
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    Au, J. L., Weishaupt, N., Nell, H. J., Whitehead, S. N., Cechetto, D. F. Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke. J. Vis. Exp. (109), e53089, doi:10.3791/53089 (2016).More

    Au, J. L., Weishaupt, N., Nell, H. J., Whitehead, S. N., Cechetto, D. F. Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke. J. Vis. Exp. (109), e53089, doi:10.3791/53089 (2016).

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