Abstract
التحفيز العميق للمخ من نواة تحت المهاد هو خيار علاج فعال لمرض باركنسون. في مختبرنا أنشأنا بروتوكول لفحص أنماط مختلفة تحفيزا عصبيا في hemiparkinsonian (lesioned من جانب واحد) الفئران. وهو يتألف من خلق الآفة وباركنسون من جانب واحد عن طريق الحقن 6 hydroxydopamine (6-OHDA) في حق حزمة الدماغ الأمامي وسطي، زرع أقطاب كهربائية تحفيز المزمنة في نواة تحت المهاد وتقييم النتائج السيارات في نهاية 24 فترات ساعة من متجهة كابل تحفيزا عصبيا الخارجي . وقد أجريت التحفيز مع التحفيز الحالي مستمر. تم تعيين السعة 20٪ أقل من العتبة الفردية من أي آثار جانبية. وقد تم تقييم نتائج محرك من تقييم استخدام مخلب عفوية في اختبار اسطوانة وفقا لShallert والتقييم للوصول إلى المهارة في اختبار الدرج وفقا لمونتويا. يصف هذا البروتوكول في التفاصيل التدريب في مربع درج، وجاختبار ylinder، فضلا عن استخدام كل من في الفئران hemiparkinsonian. استخدام كل من الاختبارات أمر ضروري، لأن الاختبار الدرج ويبدو أن تكون أكثر حساسية لغرامة ضعف المهارات الحركية والمعارض حساسية أكبر للتغيير خلال تحفيزا عصبيا. مزيج من نموذج باركنسون من جانب واحد واثنين من الاختبارات السلوكية يسمح تقييم المعلمات التحفيز المختلفة بطريقة موحدة.
Introduction
التحفيز العميق للمخ من نواة تحت المهاد (STN) هو خيار علاج فعال لمرض (1) وحركة غيرها من اضطرابات باركنسون. لا تزال غير مفهومة الآليات الكامنة وسياقاتها، ولكن سمة رئيسية هي تعديل لنشاط الشبكة العصبية التي كتبها الاستقطاب المتكرر من المحاور في محيط القطب محفزة 2-4. مطلوب عالية التردد (> 100 هرتز) التحفيز للحصول على تأثير مفيد في معظم الأهداف الدماغ وبالنسبة لمعظم مؤشرات DBS. الآثار الجانبية للعميقة نتيجة تحفيز الدماغ من coactivation غير مقصود من الألياف الأخرى، والتي تغطيها حجم التحفيز والذي أيد وظائف مختلفة، مثل الجهاز الهرمي. وبالتالي، سيكون من المرغوب فيه لتطوير المعلمات التحفيز، التي تنشط بشكل تفضيلي العناصر العصبية المفيدة، مع تجنب coactivation من عناصر الآثار الجانبية 5،6. على الرغم من علم وظائف الأعصاب قد تقدم مثل هذا التوني على ما يرامخيارات نانوغرام من DBS، كان التقدم العلمي الحد الأدنى خلال العقدين الماضيين، لأنه قد المقام الأول تم تقييم استراتيجيات البرمجة عن طريق "التجربة والخطأ" في المرضى ومقيدة الخيارات البرمجة محدودة من أجهزة DBS المتاحة تجاريا، بدلا من استخدام البصيرة العصبية وحددت الإعدادات التجريبية لاستكشاف منهجي الفضاء المعلمة الكامل.
للتغلب على حاجز متعدية في مجال البحوث DBS نقترحه بروتوكول لفحص المعلمات التحفيز بديلة في نماذج من القوارض الرعاش قبل استكشاف السريري. وعلى غرار مرض باركنسون من جانب واحد في الفئران باستخدام الحقن 6 hydroxydopamine في الحق وسطي الدماغ الأمامي حزمة 7،8. الآفة الناجمة عن ذلك، وصف أكثر مع hemiparkinsonian، يتم تقييمها في اختبار آبومورفين من تقييم درجة دوران بعد جرعة منخفضة حقن آبومورفين وأكد تشريح الجثة من قبل هيدروكسيلاز التيروزين immunohistochemistry. طريقة سهلة لتطبيق وتكرار للغاية، في حين تحمل الوفيات والمراضة منخفضة. العجز الحركي الناتجة منفصلة جدا 7،8. الحيوانات تبدي انخفاض طفيف في مخلب الأيسر المقابل على حد سواء خلال استكشاف عفوية واستيعاب معقدة السلوك 9،10.
لتقييم فعالية بروتوكولات تحفيز الدماغ العميق اختبارات مطلوبة والتي تسمح بقياس تغيير سريع وموثوق بها في الأداء الحركي ويمكن أن تتكرر على مر الزمن مع إعدادات تحفيزا عصبيا مختلفة. وقد اقترحت عدة مجموعات النهج التحفيز المختلفة واختبارات مختلفة لتقييم الوظائف الحركية في الفئران 11 مع نتائج متفاوتة للغاية وغير متناسقة 11-14. الأمر الذي دفعنا إلى اختيار مجموعة من الاختبارات مع ارتفاع التنبؤ صحة والتكامل. بالإضافة إلى ذلك، لتقييم نتائج محرك ظل ظروف تحفيز الدماغ العميق، ويفضل الاختبارات التي يمكن أن يقوم بها العانيملس على اتصال عن طريق كابل إلى المولد التحفيز. لهذه الأغراض أنشأنا لدينا بطارية اختبار يتكون من اختبار واحد للاستخدام مخلب التباين واختبار واحد للوصول إلى المهرة. ويتضح تصميم الدراسة في الشكل 1.
للاستخدام مخلب عفوية أجرينا اختبار اسطوانة وصفها Shallert 15، وهو الاختبار الذي يستخدم على نطاق واسع للاستخدام مخلب خلال استكشاف العمودي. لا يلزم تدريب الحيوان. لتقييم السلوك استيعاب أكثر تعقيدا أنشأنا اختبار الدرج وفقا لمونتويا (16). تم تعديل بروتوكول لدينا وفقا لKloth 17. ويتم تدريب الفئران لمدة اثني عشر يوما في الوصول إلى الكريات من مربع اختبار. بعد فترة التدريب والاختبار يمكن تطبيقها لقياس سلوك استيعاب معقدة عن طريق حساب معدل النجاح صفها بأنها عدد الكريات تؤكل. وتقدم هذه المقالة على تدريب مفصل في مربع درج فضلا عن أداء كل بيهاختبارات avioral تحت ساذجة، hemiparkinsonian وشروط التحفيز العميق للمخ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة التجارب على الحيوانات من جامعة فورتسبورغ وسلطات الدولة القانونية من فرانكونيا السفلى وفقا للمبادئ التوجيهية لحماية الحيوانات والمبادئ التوجيهية مجلس الجماعات الأوروبية (عدد موافقة: 55،2-2٬531،01 76/11). تم بذل كل الجهود لتقليل الألم أو الانزعاج من الحيوانات المستخدمة.
ملاحظة: تم إجراء زرع قطب كهربائي كما هو موضح في مكان آخر (18).
1. اختبار اسطوانة (الشكل 2)
- إعداد اسطوانة الزجاج البلاستيك الشفاف (الطول: 40 سم، وقطره: 19 سم) عن طريق تنظيف الاسطوانة مع محلول حمض الخليك 0.1٪.
- إعداد بطاقات مع تاريخ التجربة ورقم هوية كل فأر.
- وضع اثنين من المرايا في زاوية 90 درجة وراء اسطوانة.
- وضع الكاميرا أمام الاسطوانة مثل هذه المسافة بين الكاميرا والاسطوانة تتيح رؤية جيدة من الكفوف.
- وضع الفئران في مربع النقل.
ملاحظة: يجب التعامل مع هذه الحيوانات من قبل المجرب قبل الاختبار لتجنب الإجهاد. - نقل الفئران من قفص المنزل على اسطوانة باستخدام مربع النقل.
- وضع الفئران في الاسطوانة (الشكل 3).
- دائما أداء جميع الاختبارات السلوكية في نفس الوقت من اليوم لتجنب الخلافات الساعة البيولوجية في النشاط. إذا كان متصلا الحيوان إلى مولد التحفيز عن طريق الكابل تأكد من عدم الملتوية كابل أثناء التجربة.
- اضغط على زر "سجل" على الكاميرا. عرض بطاقة مع التاريخ الفعلي للتجربة ورقم الهوية الفئران الى الكاميرا. ابدأ التسجيل.
- بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من اسطوانة ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
- تنظيف الاسطوانة مع محلول حمض الخليك 0.1٪.
- تقييم استخدام مخلب من الفيديو المسجل عن طريق عد الاتصالات اليسار واليمين مخلب جدار (استخدام مخلب في المئة)، وكذلك صالخواتم (يقف على الكفوف الخلفيتين مع أو بدون دعم على جدار الاسطوانة). اختبار اسطوانة يمكن أيضا تقييم تلقائيا من قبل البرنامج المناسب.
ملاحظة: يستخدم فأر صحية على حد سواء الكفوف على حد سواء. يستخدم الفئران hemiparkinsonian مخلب يتأثر بسبب آفة بدرجة أقل.
2. الدرج اختبار (الشكل 4)
- اكتساب المرحلة
- قبل يوم واحد لتدريب إطلاع الحيوانات مع الكريات المستخدمة في الاختبار سلم.
- اختياري: لزيادة الحافز الحيوان استخدام قيود الغذائية (10-15 غرام من طعام مختبر القياسية للحفاظ على وزن الجسم في 90٪ من مستوى التغذية مجاني 16). ومع ذلك، هذا ليس واجبا لتحقيق تأثير إيجابي التدريب. وقد أجريت هذه الدراسة دون قيود الغذائية.
- يعد مربع درج اضح الزجاج البلاستيك (الطول: 34.5 سم، الطول: 35.5 سم، العرض: 12 سم وضيقة مقصورة 6 سم) عن طريق تنظيف مربع مع ميلان بنسبة 0.1٪محلول حمض ETIC. ملاحظة: مربع درج على بعد مربع مقصورة مع اثنين من منصة مرتفعة واثنين من الدرج في حجرة ضيقة. ويمكن الوصول إلى الخطوات المتبقية على الدرج في حجرة ضيقة فقط مع مخلب اليسرى، والخطوات الصحيحة فقط مع مخلب الصحيح.
ملاحظة: تتكون صناديق سلم القياسية من اثنين من مقصورات مع غطاء، إذا كان ذلك لاستخدامها في تجارب على فئران حفز عن طريق كابل، استخدم مربع عالية دون غطاء. - إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
- إدراج الدرج ووضع ثمانية الكريات إضافية على منصة المتزايد.
- وضع الفئران في مربع النقل.
- نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
- وضع الفئران في مربع درج (الشكل 5).
- بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من مربع درج ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
- ملاحظة كمكانت تؤكل الكريات من منصة و(النهاية) من درج اليمين واليسار.
- إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
- تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ ووضع الكريات إضافية على المنصة.
- كرر هذا الإجراء (مرحلة الاستحواذ) ثلاثة أيام على التوالي.
ملاحظة: جميع التجارب وصفها أجريت على ذكور فئران سبراغ داولي. مدة وحدات التدريب المختلفة التي يمكن أن تختلف في الفئران من سلالة مختلفة، الجنس وVENDER.
- قبل يوم واحد لتدريب إطلاع الحيوانات مع الكريات المستخدمة في الاختبار سلم.
- اختبار الاختيار الحر
- تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪.
- إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
- وضع الفئران في مربع النقل.
- نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
- وضع الفئران في مربع الدرج.
- بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من درجمربع حالة وضعه مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
ملاحظة عدد الكريات كانت تؤكل من الدرج الأيمن والأيسر. - ملاحظة: إذا كانت الحيوانات لا تزال لديها مشاكل مع استيعاب بيليه، وإضافة بعض أكثر على منصة حيث يمكن الوصول إليها بسهولة.
- إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
- تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ للحيوان المقبل.
- كرر هذا الإجراء (مرحلة الاختيار الحر) ثلاثة أيام على التوالي.
ملاحظة: تم الحصول على هذه النتائج التي قدمها التدريب الذي تجريه دون فترة الراحة بين الوحدات. تفضل بعض الجماعات يوم الراحة للتوحيد، لدعم عملية التدريب.
- اضطر اختيار اختبار
- تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪.
- إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة على سلم الأيسر مع ثمانية (الأيام الثلاثة الأولى من وحدة) أو أربعة (عبتي التواليأيام êè من الكريات ملغ وحدة) 45.
- إجراء اختبار الاختيار أجبر على الجانب، حيث سيحدث انخفاض القيمة.
ملاحظة: ونحن أداء الآفة باركنسون على النصف الأيمن، وبالتالي تدريب انتقائي مخلب الأيسر.
- إجراء اختبار الاختيار أجبر على الجانب، حيث سيحدث انخفاض القيمة.
- وضع الفئران في مربع النقل.
- نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
- وضع الفئران في مربع الدرج.
- بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من مربع درج ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
- ملاحظة عدد الكريات كانت تؤكل من الدرج الأيسر.
- إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية أو أربعة 45 الكريات ملغ (يعتمد عدد الكريات في يوم التدريب).
- تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ للحيوان المقبل.
- كرر هذا الإجراء (اضطر مرحلة الاختيار) ستة أيام على التوالي.
- الحصول على البيانات
- <لى> تنفيذ التجربة كما هو موضح في وحدة الاختيار القسري (أربعة الكريات في كل بئر على الدرج الأيسر) في يومين متتاليين. حساب معدل النجاح (عدد الكريات تؤكل) كوسيلة من وسائل يومين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
خضع جميع الحيوانات وظيفة التحقق النسيجي بعد الحدث كل من آفة الدوبامين وموقع القطب. أدرجت فقط الحيوانات مع وضع الصحيح الكهربائي داخل STN (الشكل 6) وكاملة الآفة الدوبامين (> فقدان 90٪ من الخلايا العصبية الدوبامين في المادة السوداء) في قسم النتائج (الشكل 7).
أظهر اختبار اسطوانة تتم تحت حالة lesioned أن استخدام مخلب ترك lesioned انخفض من حوالي 50٪ (من السذاجة، الفئران صحي) إلى 15.11٪ (متوسط). تحت التحفيز 130 هرتز منتظم بعد فترة التحفيز 24 ساعة (نبض العرض 60 μsec)، وهو بروتوكول قياسي في مرضى الشلل الرعاش، وزيادة استخدام مخلب إلى 21.9٪ (الشكل 8). بسبب انحراف معياري ارتفاع هذا الفرق ليس كبيرا إحصائيا. أظهر عدد من rearings لا يختلفوسيتم إدراج المجال الاقتصادي الموحد بين الشام وحالة حفز، ولكن هذه المعلمة في إجراء المزيد من الدراسات كما قياس النشاط في الفئران. وعلى ما يبدو غير منزعجة الأداء عن طريق كابل التحفيز (الشكل 9).
وكانت جميع الحيوانات المستخدمة في دراسة تحفيز الدماغ العميق لدينا قادرة على تعلم بيليه الوصول ضمن جدول زمني وصفه من اثني عشر يوما. وكان معدل النجاح يعني قبل lesioning 13.5 من أصل 28 الكريات (48.2٪). بعد lesioning انخفض معدل النجاح يعني إلى حد كبير إلى 2.4 الكريات (8.6٪). فقد ارتفع مرة أخرى إلى 7 الكريات (25٪) تحت التحفيز 130 هرتز العادية في نهاية فترة التحفيز 24 ساعة (الشكل 10). لم بالانزعاج الأداء عن طريق كابل التحفيز (الشكل 7). وكانت الاختبارات الحركية يكمل أحدهما الآخر في تقييم العجز الحركي في الفئران hemiparkinsonian وكانت جيدة التنبؤ صحة مبنية على تحسين تحت therap الافتراضي شروط eutic. يبدو كابل التحفيز لديها أي تأثير على أداء اختبار (الشكل 11).
الشكل 1:.. دراسة تصميم الخطوات واحدة لإجراء تجربة على بروتوكولات التحفيز المختلفة في الفئران hemiparkinsonian الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2:.. الإعداد اختبار اسطوانة مربع اسطوانة رتبت مع المرايا الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 53951 / 53951fig3.jpg "/>
الشكل (3):.. اختبار اسطوانة فأر hemiparkinsonian خلال اختبار اسطوانة الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: إعداد اختبار سلم ترتيب مربع درج مع الكريات على الدرج نقاط. (أ) عرض الجانب، (ب) وجهة نظر من فوق. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5: اختبار سلم فأر hemiparkinsonian خلال اختبار الدرج.الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6:. الموقع تحفيز قسم الدماغ الفئران التاجي (thionine تلطيخ) مع STN الصحيح المشار إليها بواسطة دائرة سوداء وإشارة ارتفاع المقابلة التي سجلت خلال جراحة زرع الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 7: وثائق من 6 OHDA الآفة المناعية لهيدروكسيلاز التيروزين، وهو الانزيم علامة من الخلايا العصبية الدوبامين. القسم التاجي من الخلف دماغ الفئرانإيه من جانب واحد آفة 6 OHDA. مقارنة بين الجانب الصحي اليسار (لو) وعلى الجانب الأيمن lesioned (ري). فقدان طرف واحد من الألياف الدوبامين في الجسم المخطط (أ) والخلايا العصبية الدوبامين في المادة السوداء فارس المكتنزة (SNC) و (ج). مقياس شريط = 100 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 8: باو استخدام اختبار اسطوانة أعربت نتائج اختبار اسطوانة كما الجانب المقابل (المتضررين بسبب آفة) استخدام مخلب في المئة (100٪ - مخلب المماثل استخدام [٪])، في ظل ظروف مختلفة (lesioned مقابل 130 هرتز التحفيز). . يتم إعطاء البيانات كما يعني ± SEM، ن = 7. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 9: اختبار اسطوانة مع التحفيز كابل وحفز الفئران hemiparkinsonian خلال اختبار اسطوانة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (10): نسبة النجاح في الاختبار سلم وأعربت نتائج اختبار سلم كما عدد الكريات اغتنامها في ظل ظروف مختلفة (صحية، lesioned و 130 التحفيز هرتز). يتم إعطاء البيانات كما يعني ± SEM، ن = 7. P <0.05 (*) اعتبرت ذات دلالة إحصائية (اتجاه واحد أنوفا + اختبار t).3951 / 53951fig10large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 11: اختبار الدرج مع التحفيز كابل وحفز الفئران hemiparkinsonian خلال اختبار الدرج. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
توضح هذه المقالة بروتوكول تدريب مفصل للاسطوانة وسلم الاختبار. تم تصميم هذا الأخير لتقييم السلوك استيعاب معقدة وحركة السيارات غرامة بسبب الوصول إلى المهارة في الفئران 16،17. يتم التعبير عن قياس النتيجة على عدد من الكريات تؤكل أثناء الاختبار، وهو القياس الموضوعي. بروتوكول يمكن أن تستخدم في نماذج الفئران لمرض الشلل الرعاش وغيرها من نماذج الأمراض الحركية. يتضمن اختبار اسطوانة مقاربة بسيطة لتقييم استخدام مخلب في الفئران. لا يتطلب أي تدريب، ويمكن استخدامها بطريقة موحدة إلى حد كبير، من خلال تقييم أعمى من شريط فيديو. نختار هذه التجارب وغيرها (حقل مفتوح، بيليه واحد تصل إلى الاختبار، وتحليل المشي) لعدة أسباب. الاختبارين تظهر موثوق ضعف مخلب التي تم إنشاؤها في نموذجنا باركنسون 10. فهي قوية نسبيا في النتيجة ويمكن الحصول على نتائج الاختبار بطريقة موضوعية للغاية. الاختبارين يمكن استخدامها مرارا وتكرارا في شفترات زمنية أورط. في اختبار سلم، ويزيد من بيليه استيعاب خلال مرحلة التعلم ويستقر على مستوى هضبة الفردية، وذلك بعد التوصل إلى الهضبة، ويمكن استخدامه دون الحاجة إلى النظر في تحسين تعتمد على التدريب مع مرور الوقت 16،20.
في حين أن اختبار اسطوانة من السهل تطبيق، يمكن أن الفئران أصبحت بالملل وغير نشط. الحيوانات يمكن أن يكون الدافع الظلام (أداء الاختبار مع الضوء الأحمر) أو في وقت متأخر من مظلمة دورة الخفيفة. قياس rearings مفيد لمراقبة النشاط العادي للفأر. للتدريب درج ناجحة، لا بد من تحفيز للحيوانات أثناء مرحلة اكتساب. من المهم للتأكد من أن الفئران قادرة على الاستيلاء على بعض الكريات في نهج استيعاب الأول. نتائج مكافأة إيجابية فورية في الآثار تدريبية جيدة في مراحل لاحقة. يحدث خطوة حاسمة أخرى عند الفئران ليست مهتمة في هذه المهمة. في هذه الحالة قد يكون من الضروري لتطبيق قيود الغذائية معتدل حتىيتم التوصل إلى مستوى الحافز المناسب.
وثمة مسألة هامة أخرى لتصميم دراستنا صحة التنبؤية جيدة للإجراءات المتبعة. تم تصميم المخطط لاستخدامها كمنصة لفحص بروتوكولات تحفيز جديدة. على الرغم من أن التحفيز العميق للمخ هو خيار العلاج ليس فقط لمرض الشلل الرعاش، ولكن أيضا لهزة، والاكتئاب، واضطرابات القهري، خلل التوتر والعديد من الشروط الأخرى، والآليات الكامنة وراء ذلك فعالية لا تزال غير مفهومة 1،21. لمعالجة الرواية والنهج العقلاني التحفيز استنادا مطلوب نموذج حيواني جيد.
نهج أكثر واقعية أجبرنا على اختيار الإعداد السلوكي الذي يمكن أن يقوم بها الحيوانات متصلة عبر الكابل إلى جهاز التحفيز. وكانت الاسطوانة المناسبة لهذا الغرض. مربع درج المتاحة تجاريا لديه غطاء، لذلك قمنا بتصميم نسخة من المربع الأصلي، الذي هو أعلى ودون غطاء. وهذا يسمح لاختبارالأداء خلال التحفيز العميق للمخ. مشكلة التحفيز كابل مدفوعة شائعة في البحوث قبل السريرية. هناك بعض الأجهزة تمكين التحفيز دون كابل ولكن لا يزال استخدامها محدودا 22-24. لأبحاثنا لدينا لتحديد أنماط التحفيز المختلفة وأيضا تنفيذ التحفيز على المدى الطويل. في الوقت الحاضر وهذا يمكن أن يتم إلا عن طريق الكابل التحفيز مدفوعة لأنه يسمح للبرمجة سريعة من العديد من الميزات التحفيز دون لمس الحيوانات. وفي هذا الصدد يناسب هذا التصميم الدراسة بالنسبة لمعظم المجموعات البحثية التعامل مع نتائج محرك في الفئران عميقة في الدماغ حفز.
وباختصار، تقدم هذه المخطوطة بروتوكول طول الكامل لدراسة نتائج محرك في الفئران hemiparkinsonian تحت مختلف الظروف DBS التجريبية. وتصف بروتوكول مفصلة للتدريب في مربع درج، وكذلك استخدام اختبار اسطوانة. المشاكل المرتبطة مع أسلوب التدريب المذكور قد تحدث عند الفئران المختلفةوتستخدم سلالة أو الجنس أو VENDER. الفئران تختلف باختلاف الجنس والسلالة في أدائها من الاختبارات السلوكية 20،25،26. في إناث الفئران دورة شبق لها أيضا تأثير على الأداء اليومي 27. للتعامل مع هذا القيد، إناث الفئران يمكن أن يضم دون الذكور التي desynchronizes دورة شبق 28. كما يمكن أن يكون ضروريا لضبط مدة مرحلة التدريب وفقا لمنحنيات التعلم الفردية في سلالات الفئران outbreed. وينبغي أن تطبق قيود الغذائية غالبا ما تستخدم في الاختبارات السلوكية بعناية. الحرمان من الطعام قد تزيد الدافع ولكن من ناحية أخرى يقلل من دقة استيعاب 20،29. البطارية السلوكية وصفها، في تركيبة مع نموذج hemiparkinsonian، ويمكن استخدامها لدراسة خيارات العلاج المختلفة وتأثيرها على نتائج محرك. لتحفيز الدماغ العميق للنواة تحت المهاد، وهذا التصميم الدراسة لديه صلاحية التنبؤية العالية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Staircase box without lid | Glas Keil, Germany | custom made | |
| Cylinder box | Glas Keil, Germany | custom made | |
| Dustless precision pellets, 45 mg | Bio Serv | F0021 |
References
- Fasano, A., Lozano, A. M. Deep brain stimulation for movement disorders: 2015 and beyond. Current opinion in neurology. , (2015).
- McIntyre, C. C., Savasta, M., Kerkerian-Le Goff, L., Vitek, J. L. Uncovering the mechanism(s) of action of deep brain stimulation: activation, inhibition, or both. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115, 1239-1248 (2004).
- Deniau, J. M., Degos, B., Bosch, C., Maurice, N. Deep brain stimulation mechanisms: beyond the concept of local functional inhibition. The European journal of neuroscience. 32, 1080-1091 (2010).
- Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation. Interface focus. 1, 61-74 (2011).
- Groppa, S., et al. Physiological and anatomical decomposition of subthalamic neurostimulation effects in essential tremor. Brain : a journal of neurology. 137, 109-121 (2014).
- Reich, M. M., et al. Short pulse width widens the therapeutic window of subthalamic neurostimulation. Annals of clinical and translational neurology. 2, 427-432 (2015).
- Blandini, F., Armentero, M. T., Martignoni, E. The 6-hydroxydopamine model: news from the past. Parkinsonism & related disorders. 14, Suppl 2 124-129 (2008).
- Bove, J., Perier, C. Neurotoxin-based models of Parkinson's disease. Neuroscience. 211, 51-76 (2012).
- Metz, G. A., Tse, A., Ballermann, M., Smith, L. K., Fouad, K. The unilateral 6-OHDA rat model of Parkinson's disease revisited: an electromyographic and behavioural analysis. The European journal of neuroscience. 22, 735-744 (2005).
- Miklyaeva, E. I., Castaneda, E., Whishaw, I. Q. Skilled reaching deficits in unilateral dopamine-depleted rats: impairments in movement and posture and compensatory adjustments. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 14, 7148-7158 (1994).
- Li, X. H., et al. High-frequency stimulation of the subthalamic nucleus restores neural and behavioral functions during reaction time task in a rat model of Parkinson's disease. Journal of neuroscience research. 88, 1510-1521 (2010).
- Darbaky, Y., Forni, C., Amalric, M., Baunez, C. High frequency stimulation of the subthalamic nucleus has beneficial antiparkinsonian effects on motor functions in rats, but less efficiency in a choice reaction time task. The European journal of neuroscience. 18, 951-956 (2003).
- Fang, X., Sugiyama, K., Akamine, S., Namba, H. Improvements in motor behavioral tests during deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in rats with different degrees of unilateral parkinsonism. Brain research. 1120, 202-210 (2006).
- Lindemann, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in the 6-hydroxydopamine rat model of Parkinson's disease: effects on sensorimotor gating. Behavioural brain research. 230, 243-250 (2012).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
- Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. The 'staircase test': a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. Journal of neuroscience. 36, 219-228 (1991).
- Kloth, V., Klein, A., Loettrich, D., Nikkhah, G. Colour-coded pellets increase the sensitivity of the staircase test to differentiate skilled forelimb performances of control and 6-hydroxydopamine lesioned rats. Brain research bulletin. 70, 68-80 (2006).
- Fluri, F., Volkmann, J., Kleinschnitz, C. Microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation. JoVE. , (2015).
- Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotactic coordinates. , (2008).
- Nikkhah, G., Rosenthal, C., Hedrich, H. J., Samii, M. Differences in acquisition and full performance in skilled forelimb use as measured by the 'staircase test' in five rat strains. Behavioural brain research. 92, 85-95 (1998).
- Angelov, S. D., Dietrich, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. Effect of Deep Brain Stimulation in Rats Selectively Bred for Reduced Prepulse Inhibition. Brain stimulation. , (2014).
- de Haas, R., et al. Wireless implantable micro-stimulation device for high frequency bilateral deep brain stimulation in freely moving mice. Journal of neuroscience methods. 209, 113-119 (2012).
- Heo, M. S., et al. Fully Implantable Deep Brain Stimulation System with Wireless Power Transmission for Long-term Use in Rodent Models of Parkinson's Disease. Journal of Korean Neurosurgical Society. 57, 152-158 (2015).
- Gut, N. K., Winn, P. Deep brain stimulation of different pedunculopontine targets in a novel rodent model of parkinsonism. J. Neurosci. 35, 4792-4803 (2015).
- Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behavioural brain research. 145, 221-232 (2003).
- Honndorf, S., Lindemann, C., Tollner, K., Gernert, M. Female Wistar rats obtained from different breeders vary in anxiety-like behavior and epileptogenesis. Epilepsy research. 94, 26-38 (2011).
- Jadavji, N. M., Metz, G. A. Sex differences in skilled movement in response to restraint stress and recovery from stress. Behavioural brain research. 195, 251-259 (2008).
- Kucker, S., Tollner, K., Piechotta, M., Gernert, M. Kindling as a model of temporal lobe epilepsy induces bilateral changes in spontaneous striatal activity. Neurobiology of disease. 37, 661-672 (2010).
- Smith, L. K., Metz, G. A. Dietary restriction alters fine motor function in rats. Physiology & behavior. 85, 581-592 (2005).
