Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Att upptäcka beteendemässiga underskott hos råttor efter traumatisk hjärnskada

Published: January 30, 2018 doi: 10.3791/56044
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1, 1
1Department of Anesthesiology, University of Texas Medical Branch
* These authors contributed equally

Summary

Målet med de beteendemässiga tester som presenteras här är att upptäcka funktionella underskott hos råttor efter traumatisk hjärnskada. Fyra särskilda tester presenteras som upptäcker brister i beteenden att återspegla skadorna på specifika hjärnområden som ibland sträcker sig till ett år efter skadan.

Abstract

Med den ökande förekomsten av traumatisk hjärnskada (TBI) i både civila och militära populationer anses TBI nu vara en kronisk sjukdom. några studier har dock undersökt långtidseffekter av skada i gnagare modeller av TBI. Här visas beteendemässiga åtgärder som är väletablerad i TBI forskning för gånger tidigt efter skadan, till exempel två veckor, fram till två månader. Några av dessa metoder har tidigare använts vid senare tidpunkter efter skada, upp till ett år, men mycket få laboratorier. Metoderna som visas här är en kort neurologisk bedömning att testa reflexer, en balk-balans att testa balans, en balk-promenad att testa balans och finmotorik samordning och en fungerande minne version av Morris vatten labyrinten som kan vara känslig för underskott i referera till minne. Hanråttor sköttes och pre utbildade till neurologiska, balansera, och finmotorik samordning tester innan du får parasagittal vätska slagverk skada (FPI) eller simulerad skada. Råttor kan testas på kort neurologisk bedömning (neuroscore), beam-balansen, och Beam-gå flera gånger, medan du testar på vatten labyrinten kan endast göras en gång. Denna skillnad beror på att råttor kan minnas uppgiften, alltså confounding resultaten om upprepad testning görs på samma djur. När du testar från en till tre dagar efter skada, upptäcks signifikanta skillnader i alla tre icke-kognitiva uppgifter. Skillnader i Beam-promenad uppgiften var dock inte upptäckas vid senare tidpunkter (efter 3 månader). Underskotten upptäcktes vid 3 månader i Beam-balans och 6 månader i neuroscore. Brister i arbetsminnet upptäcktes ut till 12 månader efter skada och ett underskott i ett referens-minne dök upp vid 12 månader. Beteendemässiga standardtest kan således vara användbara åtgärder av ihållande beteendemässiga underskott efter FPI.

Introduction

De metoder som presenteras här är utformade för att identifiera funktionella underskott i specifika hjärnområden som induceras av en experimentell modell av TBI hos råtta. Fyra olika beteende tester kommer att beskrivas. Först kan kort neurologisk bedömning, kallas neuroscore, utföras utan att kräva någon specialiserad utrustning men kräver praxis. Detta test detekterar underskott i reflexer. Det andra upptäcker testet Beam-balans underskott i förmågan att balansera. Denna uppgift kräver hanteraren Poäng råtta baserat på en ordinal skala och kräver viss utbildning av hanteraren. Beam-balans testet kräver en smal stråle och är känslig för underskott i det vestibulära systemet. Det tredje testet bedömer vestibulomotor samordning. Detta test kallas Beam-promenad uppgiften, och även om det krävs några förberedande utbildning av råtta, proceduren är mer objektiva än två tidigare som fördröjning att korsa balken är ett objektivt mått som inte är beroende av subjektiva poängsättningen. Denna skillnad beror på tid att passera en smal stråle för att nå ett värdeskåp mäts. Beam-gångtestet kräver en längre balk än Beam-balansen samt en escape-box. Detta test mäter underskott i både motoriska koordination och balans och är därför känslig för skador på lillhjärnan och motor relaterade hjärnområden. Den fungerande minne versionen av Morris vatten labyrinten (MWM-WM) testar primärt Hippocampus funktion och integration med den prefrontala cortex eller verkställande funktion. Versionen av Morris vatten labyrinten visas kan också användas för att upptäcka brister i referens minne1.

Dessa metoder har valts utifrån deras väletablerade meritlista i litteraturen. Var och en har varit effektiv i många händer från olika laboratorier med flera stammar av råttor under många år av forskning. Men, i förflutnan åtgärder efter skada upp till två veckor efter skada ansågs ”kroniska” tidpunkter. Således, för att fastställa beteendemässiga tekniker för studier av kroniska effekter av TBI hos gnagare, dessa välkända metoder som behövs för att utvärderas för känslighet att upptäcka TBI inducerad underskott vid längre tidpunkter efter skada. Nu finns det flera gnagare modeller av TBI, FPI modellen är en av de mest använda, och används i denna studie. Denna modell publicerades första gången i 1950-talet2, och sedan dess har mer än 1000 papper anställd FPI i råttor3. Neuropatologi av denna typ av skada har varit väl beskrivna av oss4 och andra5,6,7. Kort, neuronal skada i hippocampus har visat sig vara dosberoende använder Fluoro-Jade färgning på kort tid efter skada, dvs., 24-48 h. samtidigt brutto atrofi och kavitation har inklusive gallring av den interna kapseln och hjärnbarken rapporterats på ett år efter skada6,7.

Den mest meningsfulla representationen av hjärnans funktion bedöms med beteendemässiga resultatåtgärder efter en experimentell hjärnskada. Men gör den stora majoriteten av FPI experiment som beteendemässiga missbruksproblemen åtgärder relativt tidigt, vanligtvis från 1 till 14 dagar efter skada. Med hjälp av metoder visat här, vissa beteendemässiga underskott kan upptäckas ut till 12 månader efter skada1. Neurologisk funktion, brutto vestibulomotor funktion och finmotorik samordning bedömdes efter skada dagar (PID) 1-3 och på 3, 6 och 12 månader efter operation, med hjälp av en kort neurologisk utvärdering (Neuroscore; modifierad från Schallert8), den Beam-balans uppgift och Beam-promenad uppgift9,10,11. Referens och arbetsminnet bedömdes med hjälp av en fungerande minne version av Morris vatten labyrint1,12,13.

Protocol

Alla djurförsök godkänns först av institutionella djur vård och användning kommittén vid University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas som regisserades av den nationella institut för hälsa Guide för skötsel och användning av försöksdjur (8: e upplagan, National Research Council).

1. kirurgiska ingrepp och vätska slagverk TBI

  1. Få vuxna manliga 300 g Sprague-Dawley-råttor från en leverantör och hus två per bur med mat och vatten ad libitum i ett vivarium med konstant villkor: ljus cykel (600 h till 1 800 h), temperatur (21 ° C till 23 ° C) och luftfuktighet (40-60%).
  2. Före operation, hantera råttorna i tre till fem dagar, och sedan tränar råttorna för Neuroscore, Beam-balans och Beam-promenad procedurer från en till tre dagar före lägesbedömning. Genomföra lägesbedömning antingen dag eller morgon före operationen.
    Obs: Förbereda alltid kontroll råttor, såsom sham manövrerade eller kirurgiskt naiva råttor på samma sätt som de som kommer att få en skada och antingen slumpmässigt eller på ett balanserat sätt, gruppera råttorna i behandlingsgrupperna.
  3. Utföra operationen under aseptiska förhållanden (sterila instrument, ren operationsrockar, sterila handskar, masker och huvudet täcker).
  4. Söva råttor med isofluran vid 4% för induktion och 1,5-2% för underhåll. Intubation och mekaniskt ventilera råttorna (med isofluran i luften: syre (70:30) och förbereda parasagittal vätska-slagverk skada som tidigare beskrivits14,15.
  5. Infiltrera sår platser med 0,10% bupivicane före suturering och infoga rektal paracetamol suppositorium (120 mg/kg) före uppvaknande från anestesi. Övervaka råttor för minst 4 h under återhämtningsperioden och följande dag för tecken på infektion, svår neurologisk skada (t.ex. förlamning) eller allvarligt obehag (t.ex. ihållande hasselmus position).
    Obs: Råttor uppvisar något av dessa symtom bör vara euthanized (4% isofluran i en narkos kammare följt av halshuggning).

2. Neuroscore träning och testning

  1. Neuroscore utbildning
    1. För utbildning på råttor som är kända för att vara experimentellt naiva, kör genom tester i följande ordning (steg 2.2.1-2.2.5) från början till slut, tillbaka till buren för 1 min, sedan upprepa tills en värdering av noll uppnås.
    2. Markera noter i bladet Poäng för en post av utbildning prövningar för varje råtta. Efter utbildning, utföra en testsession (se nedan) på den samma eller följande dag.
      Obs: Om testsession inte producerar en noll poäng för baslinjen, utbildning och tester kan upprepas eller råtta kan komma att avledas till en icke-beteende experiment.
  2. Neuroscore provning
    Obs: Kör genom tester i följande ordning, tillbaka till buren för 1 min, sedan upprepa två gånger för totalt tre gånger.
    1. Forelimb flexion test
      1. Lyft råtta i svansen och håll ca 6-12 inches ovanför bordsytan.
      2. Observera om råttan utökar eller flexar framben. Poäng förekomsten av flexion (1) eller saknas (0).
        Obs: Flexion är onormal. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (totalt möjligt = 3).
    2. Bakbenet flexion test
      1. Lyft råtta i svansen och håll ca 6-12 inches ovanför bordsytan.
      2. Observera om råttan utökar eller flexar bakbenen. Poäng förekomsten av flexion (1) eller saknas (0).
        Obs: Flexion är onormal. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (kumulativ totala möjligt = 6).
    3. Visuellt utlöste utsläppande test
      1. Lyfta råttan i svansen.
      2. Långsamt Sänk råtta mot kanten av bordet tills näsan är ca 10 cm från kanten.
      3. Flytta till råtta långsamt mot kanten (Tillåt inte morrhåren röra kanten).
      4. Observera om råttan når och utökar framtassarna mot bordet. Poäng närvaro (0) eller frånvaro (1) att utvidga framtassarna.
        Obs: Nå för tabellen som svar på Värdeindikatorer är normala. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (kumulativ totala möjligt = 9).
    4. Kontakt utlöste utsläppande test
      1. Håll råtta med kropp i hand, parallellt bordskanten och frambenen gratis.
      2. Sakta sänka råtta mot kant bordet tills morrhåren på ena vidrör kanten av bordet.
      3. Observera om råttan sträcker sig forelimb på samma sida som morrhår som vidrör bordet mot tabell kanten så snart morrhåren touch.
        Obs: Elicitering av detta svar tar betydande praxis och forskare behöver vara väl utbildade att utföra detta test konsekvent.
      4. Poäng närvaro (0) eller frånvaro (1) att nå mot bordet.
        Obs: Nå svar på taktil stimulering är normala. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (totalt möjligt = 12).
      5. Upprepa steg 2.2.4.1-2.2.4.4 för motsatt sida. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (kumulativ totala möjligt = 15).
    5. Hindpaw gripa reflex test
      1. Håll råttan i den ena handen med tummen och pekfingret runt bröstkorgen under frambenen.
      2. Försiktigt tryck på handflatan till en hindpaw med andra pekfingret.
      3. Observera om råttan griper pekfingret. Poäng närvaro (0) eller saknas (1) gripa.
        Obs: Greppa är normalt. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (totalt möjligt = 18).
      4. Upprepa steg 2.2.5.1-2.2.5.3 för motsatt sida. Möjliga poäng av 1 x 3 = 3 (totalt möjligt = 21).
    6. Scoring
      1. Summera poängen för möjligt kumulativa sammanlagt 7 x 3 = 21. En värdering av noll är normalt.

3. beam-balansträning och testning

  1. Utrustning
    1. Använd en balk 60 cm i längd, 1.75 cm i bredd, 4,0 cm i höjd, ange 90 cm från golvet, med en barriär 30 cm i höjd, 30 cm i bredd. Säkra balken till en tabell med barriären fäst så att 50 cm balkens sticker ut från barriären, borta från bordet.
    2. Placera ett vadderade värdeskåp enligt balken att mildra effekterna av råttor som faller.
  2. Beam-balansträning
    1. På 24-48 h före operation, placera råtta på balken för en 60 s rättegång.
    2. Om råttan inte balansera på egen hand, låt råttan att falla i värdeskåp.
    3. Börja timing När råttan är säkert placerad på balken.
    4. Observera råtta för 60 s period och av dess prestanda baserat på följande skala: 1 = visar stabil balans (katt slickar, promenader, försöker klättra barriären), 2 = visar skakig balans (griper sidor av balken eller har ostadiga rörelser), 3 = försöker balansera men glider o r spins på balken, hänger på genom att kramas balken, 4 = försök att balans, men faller efter 10 s, 5 = hänger över eller från balken och faller av i under 10 s, 6 = faller av, gör inga försök att balansera eller hänga på balken.
    5. Spela in poäng på kalkylbladet.
    6. Låt råttan att vila för 15 s i buren, upprepa sedan steg 3.2.1-3.2.5 tills råttan uppnår tre poäng av 1 eller 2. Råtta anses sedan utbildade.
    7. Utföra en förhandsbedömning på 24 h eller på operationsdagen före operation.
  3. Beam-balans testning
    1. Start 24 h efter kirurgi och fortsätter upp till 4 dagar, testa råttorna dagligen.
      1. Placera råtta på balken och starta timern. Noggrant råtta för 60 s. post poäng på kalkylbladet.
      2. Returnera råtta till buren för en kort viloperiod (1-3 min).
      3. Upprepa steg 3.3.1.1-3.3.1.2 för sammanlagt tre tester.

4. beam-promenad utbildning och testning

  1. Utrustning
    1. Använda en träbalk 100 cm i längd, 2,5 cm i bredd, och 4,0 cm i höjd.
    2. Förbereda ett justerbart ställ, en justerbar tabell och fyra pinnar, 2 cm i höjd, och en svart mål box 28 cm i längd, 18 cm hög och 18 cm i bredd, med en öppning på en slut tillräckligt stora för råttan att passera.
    3. Tillmäta den öppna sidan av rutan mål som är placerad på tabellen justerbar slutmålet för strålen. Placera den ljusa ljus och vitt brus generatorn nära start slutet av balken. Start slutet av balken är fast det justerbara stativet så i balken och fält är på samma nivå, ca 1 m ovanför golvet.
  2. Beam-promenad utbildning
    1. Start Utbildning 24-48 h före operation.
    2. Placera råtta i rutan mål för 1 min. Efter 1 min, ta bort råttan och starta rättegång.
    3. Att starta rättegång, slå på ljuset och vitt brus och placera råtta på balken på platsen för peg hålet närmast rutan mål och låt råttan att ange rutan mål.
    4. När råttans framhovarna passerar tröskeln till rutan mål, omedelbart stänga av ljus och buller källor (detta är slutet av en rättegång).
    5. Ge råttan att vila i rutan mål för 30 s mellan varje försök.
    6. Upprepa proceduren i steg 4.2.3-4.2.5 två gånger vid varje peg läge och från startpositionen. Sätt in pinnar i hålen och kör en komplett Beam-promenad med pinnarna på plats.
    7. Kör tre tidsinställda Beam-promenad prövningar.
      1. Tar bort råttan i rutan mål. Slå på ljuset och vitt brus och starta stoppuret När råttan på balken. Sluta stoppa klockan omedelbart när råttans framhovarna över tröskeln i rutan mål, och sedan omedelbart stänga av ljus och buller.
      2. Registrera tid i kalkylbladet.
      3. Upprepa steg 4.2.7.1-4.2.7.2 tills råttan har uppnått tre gånger av 5 s eller mindre. Råtta anses nu utbildad.
  3. Beam-promenad lägesbedömning
    1. På den dag eller morgon före operation, gör tre tidsinställda prövningar med pinnarna på plats.
    2. Börja genom att placera råtta i rutan mål för 30 s. ta bort råttan från målet boxen och slå på vitt brus och ljus. Placera råtta på start slutet av balken och samtidigt börja stoppa klockan. När råttans framhovarna passerar tröskeln till rutan mål, omedelbart stänga av ljus och buller källor och stoppa timern.
    3. Registrera tid i kalkylbladet. Ge råttan att förbli i rutan mål för 30 s.
    4. Upprepa steg 4.3.2-4.3.3 tills tre latenser registreras i kalkylbladet. Återgå råtta till buren efter tre tidsinställda prövningar är slutförda.
  4. Beam-promenad testning
    1. Testa de råttor dagligen början 24 h efter operation och fortsätter upp till 4 dagar. Utför tre tidsinställda prövningar som i steg 4,3.

5. arbeta minne vatten labyrint

  1. Utrustning
    1. Använd en behållare fylld med vatten till en höjd 28 cm och upprätthålls på 26 ± 1 ° C.
    2. Använd en klar akryl glas plattform som är 10 cm i diameter på ett stativ 26 cm i höjd.
      Obs: Den övre ytan av plattformen bör vara belagd med kisel i form av en cirkel med ett X över den. Detta gör att råttorna att klättra upp på plattformen och ger dem dragkraft så de inte glider av.
    3. Samla ett stoppur, en värmelampa, engångshanddukar, absorberande pads, extra burar och en liten, långskaftad akvariefisk netto. Använda en datoriserad video spårningssystem som är ansluten till en videokamera för att spela in råtta simning och skicka data till datorn. Spara video och data på datorn för senare analys.
  2. Arbetar minne vatten labyrint testning
    1. Ge råttorna fyra par prövningar varje dag under fem dagar, placera plattformen i varje av de fyra kvadranterna och starta råttorna från var och en av de fyra utgångspunkterna (N, S, E, W) som beskrivs nedan.
    2. Först definiera start positioneringsplattformen paren ska användas under hela försöket.
      Obs: Ordningen på kvadranterna där plattformen ligger och utgångspunkten används behov till vara i en annan ordning för varje av de fem dagarna av simning, men samma för varje råtta.
      1. Använd fyra utgångspunkter (N, S, E eller W) och fyra plattform platser (kvadranter 1, 2, 3 eller 4. (Se figur 1). Till exempel, (N, 2. E, 4. S, 1; W, 3; (se figur 1). Planera en balanserad order (inte slumpmässiga) att undvika utgångspunkter för nära till plattformarna (ingen utgångspunkt är i samma kvadrant som plattform plats). Ställa in ett datablad med hjälp av plattformen kvadranterna och fyra utgångspunkter.
      2. Skriva ett protokoll för videon spårning programvara att använda i ordning till video råttorna simning och samla in angivna data (t.ex., varaktighet simma, hastighet, avstånd reste innan du hittar plattformen).
        Obs: Mjukvara kommer att automatiskt stoppa inspelningen efter den angivna varaktigheten. Protokollet bör möjliggöra att ange där plattformen är placerad, hur många prövningar att köra per djur, och hur många djur testas per session, och också längsta tillåtna (t.ex., 120 s).
      3. Testa 4-6 råttor per session.
        Obs: mer än 6 råttor skapar en fråga i timingen mellan råttor och kan leda till fel av hanteraren. Rutorna uppvärmningen också bli trångt.
    3. Prov 1
      1. Öppna video spårning programvara och ladda rätt protokollet inklusive vatten labyrint kartan.
      2. Placera plattformen på den tilldela platsen (t.ex., 2. Figur 1) och kontrollera att det matchar kartan i programvaran. Förbereda den spårningsprogram att börja när råttan går in i synfältet av videokameran.
      3. Placera råtta i tanken mot väggen på den tilldela platsen (t.ex., N; Figur 1) och omedelbart starta timern.
      4. Låt den råtta 120 s att hitta plattformen. När råttan finner plattformen, stoppa timern och registrera tid i kalkylbladet. Om råttan inte hitta plattformen, leder det till plattformen för hand och spela in 120 s. Tillåt den råtta 15 s för att förbli på plattformen.
    4. Prov 2
      1. Kontrollera att programvaran är redo för prov 2. Placera råtta tillbaka i tanken vid samma startposition (N). Upprepa steg 5.2.3.4.
    5. Efter prövning 2, placera råtta i uppvärmd kapsling för 4 min. flytta plattformen till den andra platsen (4. (Se figur 1), och kontrollera att det matchar kartan i programvaran.
    6. Upprepa prövning 1 och 2 förfaranden (steg 5.2.3-5.2.4) tills alla fyra börjar positioneringsplattformen/ihopkopplingar fullföljs.

6. dataanalys

  1. Neuroscore
    1. Manuellt överföra handskriven resultaten till ett dator-kalkylblad.
    2. Sammanfatta resultaten för varje försök att få tre poäng per råtta varje dag.
    3. Formatera data för statistisk analys (antingen i formatet lång eller bred beroende på inställningen programvara).
      Obs: Det långa formatet har en kolumn för behandling (i detta fall, befolkade med antingen ”naiv”, ”bluff” eller ”TBI”), en kolumn för dagen (i detta fall ”0”, ”1”, ”2” eller ”3”) och en kolumn för rättegång (”1”, ”2” eller ”3”). Det breda formatet har en kolumn för varje kombination av nivåerna av faktor (så en spalt för naiv, dag 0, prov 1, en annan kolumn för naiv, dag 0, prov 2, etc.)
    4. Genomsnittliga betyg för varje djur varje dag. Eftersom det fanns tre försök på varje dag kommer det att finnas tre värden för varje djur per dag.
    5. Bedöma huruvida data är normalfördelade. Använd en icke-parametriska statistiska (t.ex., den Kruskal-Wallis) testa för att analysera om poäng på varje dag är olika mellan grupperna. I det här fallet, eftersom dessa uppgifter inte är kontinuerlig, är de inte normalfördelade.
    6. Gör post hoc- test, såsom den Tukey's post-hoc analys för att avgöra var skillnaderna ligger.
      Obs: Här, den R statistisk programvara paket16, funktionen Kruskal.test() och den posthoc.kruskal.nemenyi.test funktionen inom den Pairwise flera jämförelse av menar rangordnar paketet (PMCMR)17 användes.
    7. Testa för att se om det finns några skillnader mellan dagar inom varje grupp.
      Obs: till exempel för att se om de SHAM djur beter sig annorlunda på dag 0 jämfört med dag 1, dag 2 och dag 3. Gör detta genom att köra en enkelriktad upprepade mätningar ANOVA. Detta kan åstadkommas i R med funktionen ezANOVA inom ez paketet.
    8. Om du vill köra en upprepad åtgärder ANOVA, kontrollera först antagandet om sfärisk.
      Obs: Här, data tyder på att det inom faktor (dag) gör meet sfärisk antagandet för NAIV och SHAM, men inte för TBI. En korrigering är således inte nödvändigt för NAIV eller SHAM. För TBI data, använda växthus-Geisser korrigering.
    9. Om betydande skillnader finns, köra en post-hoc- test för att avgöra var skillnaderna ligger. Detta uppnås i R med hjälp av parvisa t-testa funktionen. Rita resultaten som ett lådagram, som visas i de representativa resultat (figur 2).
  2. Beam-balans
    1. Överföra de handskrivna noter till en dator kalkylblad manuellt. Formatera data för statistisk analys (antingen i långa eller breda format beroende på inställningen programvara). Se not i steg 6.1.3.
    2. Den genomsnittliga poängen för varje råtta varje dag så att varje råtta har en poäng per dag. För att testa om poäng på varje dag är olika mellan naiva, SHAM och TBI, bedöma huruvida data är normalfördelade.
      Obs: I det här fallet, eftersom data inte är kontinuerlig, dessa uppgifter är inte normalfördelade. Därför använda ett icke-parametriska statistiska test (t.ex., Kruskal-Wallis test).
    3. Gör post-hoc- tester, t.ex., Tukey's post-hoc analys för att avgöra var skillnaderna ligger. För att testa för skillnader mellan dagar inom varje behandlingsgrupp, kör ett enkelriktat upprepade åtgärder ANOVA (se steg 6.1.7). Kontrollera antagandet om sfärisk.
      Obs: I denna studie data tyder på att det inom faktor (dag) uppfyller inte sfärisk antagandet för någon av grupperna, så används kontinuitet korrigeringar. Använda växthus-Grier kontinuitet korrigeringen.
    4. Rita ett lådagram resultaten som visas i de representativa resultat (figur 3).
  3. Beam-promenad
    1. Överföra handskriven resultat till ett dator-kalkylblad manuellt. Genomsnitt tre Beam-promenad latenser för varje djur för varje dag. Formatera data för statistisk analys (se steg 6.1.3).
    2. Bedöma huruvida data är normalfördelad.
      Anmärkning: I det här fallet data är kontinuerlig och är normalfördelad. Använd därför en envägs ANOVA för att avgöra om svarstiden på varje dag är olika mellan naiva, SHAM och TBI.
    3. För att se om det finns någon skillnad mellan dagar inom en behandlingsgrupp, kör en enkelriktad upprepade mätningar ANOVA. Kontrollera först antagandet om sfärisk.
      Obs: I denna studie data tyder på att det inom faktor (dag) uppfyller inte sfärisk antagandet för någon av våra grupper, så att kontinuiteten korrigeringar används. Använd de växthusgaser-Grier-korrigeringen.
    4. Rita ett lådagram resultaten som visas i de representativa resultat (figur 4).
  4. Arbetar minne vatten labyrint
    1. Överföra data från programmet kalkylblad eller dator spårning till ett kalkylblad. Välj de resultat som ska analyseras.
      Obs: Många möjliga utfall är tillgängliga för analys från datorspårning program. Exempel på resultat som valts ut för analys kan omfatta: latens, sökvägens längd, thigmotaxia och simma snabbare. De rapporterade vanligaste resultatet är latens, som används i exemplet anges.
    2. Formatera data för statistisk analys (antingen i långa eller breda format beroende på inställningen programvara).
      Obs: Det långa formatet har en kolumn för behandling (i detta fall, befolkade med antingen ”naiv”, ”bluff” eller ”TBI”), en kolumn för dagen (i detta fall ”1”, ”2”, ”3”, ”4” eller ”5”) och en kolumn för rättegång (antingen ”1”, ”2”, ”3”, ”4”, ”5” ”6”, ”7” eller ”8”). Vi behöver också en extra kolumn att identifiera försök (”1” eller ”2”). Brett format har en kolumn för varje kombination av nivåerna av faktor (till exempel en kolumn för naiv, dag 1, prov 1, försök 1, en annan kolumn för naiv, dag 1, prov 2, försök 2). Skillnaden mellan studie 1 och studie 2 kan även beräknas för varje session och analyseras som en skillnad poäng.
    3. För att hitta om det finns en övergripande skillnad mellan grupperna skador, utför du följande steg.
      1. Först, genomsnittlig vatten labyrint latensen för varje djur för dag 1.
        Obs: Det fanns fyra sessioner varje dag, så i genomsnitt fyra värdena per djur för varje studie 1 och studie 2. Göra beräkningen för de återstående dagarna liksom.
      2. För att kontrollera skada skillnader övergripande, kör en tvåvägs upprepade mätningar ANOVA. Det finns två faktorer, skada och dag. Skadan är en mellan gruppfaktor och dag är en inom gruppfaktor. Obs: Här R användes.
      3. Om resultaten visar en signifikant skillnad på grund av skada, kör sedan en Tukey's post hoc- test för att se var skillnaderna ligger.
    4. För att finna ut om det finns skillnader mellan grupperna skada på särskilda dagar utföra följande steg.
      Obs: Dag 1 används som ett exempel, och samma analys behöver göras för alla följande dagar. Också, denna analys görs på flera sätt, först för prövning 1 bara, andra för prövning 2 bara, och den tredje för skillnaden mellan studie 1 och studie 2. Trial 1 används som ett exempel; samma steg behöver användas för andra analyser.
      1. Först, genomsnittlig vatten labyrint latensen för varje djur för dag 1. Eftersom det fanns fyra repetitioner av ”Trial 1” på varje dag, i genomsnitt fyra värdena för varje djur.
      2. Bedöma huruvida data är normalfördelad.
        Anmärkning: I det här fallet data är kontinuerlig och är normalfördelad. Använd därför one-way ANOVA för att avgöra om vatten labyrint latensen dag 1 är olika mellan naiva, SHAM och TBI. Här användes R statistiskt programpaket och funktionen aov().
      3. Använd en 5% signifikansnivå. Om den resulterande p-värdet är mindre än 0,05, då det finns betydande skillnader mellan grupperna.
      4. Använd den Tukey's post hoc- test för att avgöra var dessa skillnader ligger. Detta är funktionen TukeyHSD() i R.
    5. Ta reda på om det finns skillnader mellan dagar inom behandlingsgrupperna, Följ dessa steg.
      1. Kör först en enkelriktad upprepade mätningar ANOVA. Detta kan åstadkommas i R med funktionen ezANOVA inom ez paketet.
      2. Innan du kör en upprepad åtgärder ANOVA, kontrollera först antagandet om sfärisk.
        Obs: Den inom faktor (dag) möter sfärisk antagandet för alla grupper, således finns det ingen anledning att använda kontinuitet korrigeringar.
      3. Om skillnader mellan dagar hittas (p-värden mindre än 0,05), kör sedan en post hoc- test för att avgöra exakt var skillnaderna ligger. Detta steg uppnås i R med funktionen pairwise.t.test.
    6. Diagram resultaten med linjediagram (figur 5). Dessutom kan vara diagram Trial 1-studie 2.

Representative Results

Resultaten av förfarandet för neuroscore (figur 2) visar både risken för falskt positiva (SHAM och TBI grupper på dag 0) och känsligheten för detta test för att upptäcka små skillnader. Falska positiva kan uppstå när råttan inte är väl vana att förfarandet, så det inte är helt avslappnad. Dag 0 är före operationen, så helst alla råttor bör nå kriteriet om en poäng på 0 innan en studie. Dagar 1-3 visar känsligheten i denna test för att upptäcka små förändringar i poäng. Medan det finns en potential för en så hög som 21 poäng, är poäng högre än 3 ovanliga i denna modell. I det här exemplet upprepade åtgärder ANOVA visade inga skillnader mellan dagar för naiva (p = 0,78) eller PLACEBO (p = 0,09); dock för TBI gruppen fanns det skillnader mellan dagar (p < 0,05). Post-hoc parvisa jämförelsen anges att dag 0 skiljer sig avsevärt från dagar 1, 2 och 3. Detta resultat visar att skadan gav små men betydelsefulla förändringar i den neurologiska bedömningen.

Ytterligare analys i Kruskal-Wallis test jämfört NAIV, SHAM och TBI varje dag, följt av den Tukey's post hoc- test för att avgöra exakt var skillnaderna ligger. För dag 0, provutfallets var 13,37, p = 0,001, och SHAM var signifikant från naiva (p = 0,008). Helst bör det finnas inga skillnader mellan grupperna dag 0, som tillförts inga behandlingar eller förfaranden. I detta fall ska råttorna ytterligare vana att förfarandet, eller överföras till en icke-beteende studie. För dag 1, provutfallets var 32,39, p = 9.75e-8, med post hoc- test, vilket indikerar att SHAM och TBI signifikant från naiva (p = 0,002, p = 5.9e-7, respektive). För dag 2, provutfallets var 23.39, p = 8.34e-6, och SHAM och TBI var olika från naiva (p = 0,002, p = 6.8e-5). För dag 3, provutfallets var 38,4, p = 4.59e-9, och igen, SHAM och TBI var signifikant från naiva (p = 0,001, p = 2.1s-8, respektive). Dessa resultat pekar på det faktum att SHAM preparatet också producerar några brister i neurologisk bedömning ibland tidigt efter skada.

Representant Beam-balans visar (figur 3) resultaten känslighet Beam-balans testet till underskott strax efter skada (figur 3, vänster) och vid en tidpunkt längre efter skada (figur 3, höger). Känsligheten hos testet Beam-balans för effekterna av hjärnskada minskar över tiden, eftersom som oskadd råttorna ålder och vikt, de har ökat problem med att balansera på balken. Vid senare tidpunkter vänds balken så att råttorna balansera på den breda sidan av balken. Dock senast 6 månader efter skada är detta test inte längre känslig för effekterna av skadan som ålder eller vikt blanda ihop förmågan att utföra uppgiften (figur 3, höger). Alternativt, healing kan ha inträffat i det vestibulära systemet, och dessa data återspeglar korrekt att råttornas förmåga att balansera når samma nivå som kontrollgruppen.

Vid jämförelse mellan naiva, SHAM och TBI varje dag, använde vi Kruskal-Wallis test. Resultaten för tidpunkter tidigt lämnade efter skadan visas i figur 3. Dag 0, Kruskal-Wallis test hittade värdet av provutfallets vara 6.81, p = 0,033. Det fanns en signifikant skillnad mellan grupperna, med den Tukey's post hoc- test visar att naiva gruppen var annorlunda än SHAM (p = 0,038); alla tre grupperna hade dock medel långt under 2.0, som anger att alla råttor hade mött kriterierna för att fortsätta. Det vore att föredra att ha inga skillnader mellan grupperna dag 0, men eftersom alla grupper nedan 2, de kan fortsätta i studien. På PID 1, Kruskal-Wallis test statistik var 69,72, p = 7.25e-16. Den Tukey's post hoc- test visade att gruppen TBI skilde sig avsevärt från både naiv och Sham grupper (p = 4.9e-14, p = 9.1e-08, respektive). Dag 2, Kruskal-Wallis test statistik var 62.84 och p = 2.26e-14, med post hoc- test visar TBI skiljer sig från naiva och SHAM (p = 1.0E-10, p = 2.1s-10 respektive). På dag 3, Kruskal-Wallis test statistik var 62.69 och p = 2.44e-14. Post-hoc- testet visade TBI skiljer sig från naiva och SHAM, (p = 9.6e-12, p = 1.7e-08, respektive). Vi såg dessutom ut för att se om det fanns några skillnader mellan dagar inom varje grupp. Använda upprepad åtgärder ANOVA, för NAIV, det fanns inga skillnader mellan dagar (p = 0.367). För bluff och TBI fanns det skillnader mellan dagar (p = 0,002, p = 3.90e-29, respektive). Post-hoc parvisa jämförelser avslöjade för SHAM dag 1 skiljer sig avsevärt från dag 2 och dag 3 (p = 0,001, p = 0,01, respektive), och för TBI, dag 0 är betydligt annorlunda form dagar 1, 2 och 3 (p < 2e-16, p = 5.5e-16 och p = 2.7e-13, respektive). Dag 1 är också signifikant från dag 3 (p = 0,036).

Vid 6 månader efter skada gjordes jämförelser mellan naiva, SHAM och TBI varje dag i Kruskal-Wallis test (figur 3, höger). Dag 0, var värdet av provutfallets 3,36 och p = 0.187, så det var ingen skillnad på dag 0. Alla medel var 2, som anger att alla råttor och grupper uppfyllde kriterierna att fortsätta i studien nedan. På PID 1, provutfallets var 6.11, p = 0,047; post-hoc analys med Tukey's post hoc- test visade dock att ingen av grupperna var signifikant vid redovisning av flera hypotesprövning. Dag 2, provutfallets var 4,09, p = 0,13, ns, och på dag 3, provutfallets var 2,91, p = 0,23, ns. Således fanns det inga skillnader mellan grupperna skada på en given dag.

Dessutom tittar på skillnader mellan dagar inom behandlingsgrupperna, en upprepade mätningar ANOVA visade signifikanta skillnader mellan dagar för naiva, SHAM och TBI (p = 0.0003, p = 2.61e-5, p = 5.59e-7, respektive; Figur 3, höger). Post-hoc tester visat följande skillnader. För NAIV, dag 0 var signifikant från dag 1, 2 och 3 (p = 0,002, p = 0,044, p = 0,004, respektive). För SHAM, alla dagar var signifikant från varandra: dag 0 var signifikant från dag 1, 2 och 3 (p = 0,0006, p = 0,001, p = 0,0006, respektive); Dag 1 var signifikant från dag 2 och 3 (p = 0,031, p = 0,0006, respektive); och dag 2 var signifikant från dag 3 (p = 0,044). För TBI, dag 0 skiljer sig väsentligt från dagar 1, 2 och 3 (p = 0,0005, p = 0,0008, p = 0,0005, respektive).

Resultaten av balk-gångtestet visas vid två tidpunkter (figur 4). Liknar Beam-balansen, detta test detekterar underskott tidigt efter skada (figur 4, vänster). Dock senast 6 månader efter skada, finns det inga signifikanta skillnader mellan grupperna (figur 4, höger), vilket tyder på healing uppstod i gruppen skadade. Detta resultat kan återspegla effekterna av mer avancerad ålder och ökad vikt.

För att jämföra naiva, SHAM och TBI varje dag tidigt efter skadan, användes en envägs ANOVA. Det fanns inga skillnader på dag 0 (F = 0.859, p = 0.426) och alla latenser understeg 5 s, som anger att alla råttor uppfyllde kriterierna att fortsätta i studien. På PID 1, fanns det en betydande provutfallets av 15,36, p = 1.18e-6. Tukey's post hoc test anges en betydande skillnad mellan TBI och NAIV (p = 0.000004) och TBI och SHAM (p = 0,0001). Dag 2, det fanns en signifikant skillnad mellan grupperna (F = 9,49, p = 0,0002). Post hoc- test visade skillnader mellan TBI och NAIV (p = 0,0002) och TBI och SHAM (p = 0,005). På dag 3, övergripande provutfallet är lika 6.27, p = 0,0025, som anger att det finns skillnader mellan grupperna. Tukey's post hoc- test visade att igen, TBI var annorlunda från naiva och SHAM (p = 0,003, p = 0,035, respektive).

Använder en enkelriktad upprepad åtgärd ANOVA, utforskades skillnader mellan dagar inom behandlingsgrupperna. Först var antagandet av sfärisk kontrolleras för varje grupp. Den inom faktor (dag) inte uppfyllde sfärisk antagandet för grupperna NAIV eller SHAM, således kontinuiteten korrigeringen, växthus-Grier tillämpades till dessa grupper. För SHAM, det fanns inga skillnader mellan dagar (p = 0,066), för naiva och TBI fanns (p = 0,006, p = 2.89E-7, respektive). Post-hoc jämförelser visade för NAIV, skillnaden var mellan dag 0 och dag 1 (p = 0,003). För TBI, var skillnaderna mellan dag 0 och dag 1, 2 och 3 (p = 9.2e-6, p = 0,0005, p = 0,002, respektive), och det fanns en skillnad mellan dag 1 och dag 3 (p = 0,018).

6 månader efter skada, det fanns inga signifikanta skillnader mellan naiva, SHAM eller TBI någon dag (dag 0, F = 0,315, p = 0.732; Dag 1, F = 0,336, p = 0,717; Dag 2, F = 0,5, p = 0,61; Dag 3, F = 1.17, p = 0,322; Figur 4, höger). När man jämför skillnaderna mellan dagar inom varje grupp, det fanns en signifikant skillnad i gruppen TBI (p = 0,026), med dag 0 att vara annorlunda från dagar 1, 2 och 3 (p = 0,026, p = 0,002, p = 0,002). Det fanns inga skillnader mellan alla dagar för NAIV eller SHAM (p = 0,104, p = 0,063, respektive).

Data från den fungerande minne versionen av Morris vatten labyrinten kan visas i diagram i en mängd olika sätt. Här visar vi resultaten för 3 månader (figur 5, vänster) och 12 månader (figur 5, rätt) efter skada använder både linje grafer att representera tid kursen och lådagram att ge en övergripande sammanfattning av data (figur 5, botten). Vi kan sedan visualisera prövning 1 jämförelser och studie 2 jämförelser självständigt på varje dag samt generella skillnader på grund av skada. Trial 1 latenser representerar referens minne och studie 2 latenser skildra arbetsminnet.

Data från råttor 3 månader efter skadan visas i figur 5, vänster. För prövning 1 (figur 5, övre vänstra), när man jämför naiva, SHAM och TBI, endast dag 4 visade en signifikant skillnad mellan grupperna (F = 4.12, p = 0,025), med den post-hoc- Tukey's test indikerar att TBI var annorlunda från NAIVA (p = 0,019). För prövning 2 (figur 5, mitten vänster), fanns det en betydande skillnad på dag 1 (F = 5,93, p = 0,006), med post-hoc analys indikerar att TBI var annorlunda från SHAM (p = 0,005). De upprepa åtgärderna ANOVA inte hitta en total skillnad mellan skada grupper på 3 månader (p = 0,56). Dessa resultat tyder på att dessa råttor har små men betydelsefulla underskott i referens samt arbetsminne vid 3 månader efter skada.

12 månader efter skada, jämföra Trial 1 naiva, SHAM och TBI (figur 5, höger), upprepade åtgärder ANOVA visade en signifikant total effekt av skada (F = 3,94, p = 0,03). Parvisa jämförelser visade att TBI skilde sig avsevärt från både NAIV och SHAM (p = 0.043 och p = 0,006. respektive) (figur 5, längst ned till höger). Dessutom, genom att jämföra skada grupper på varje dag, med en envägs ANOVA, en signifikant skillnad upptäcktes på dag 3 (F = 7,28, p = 0,003). Post-hoc Jämförelsen visade att TBI var annorlunda från SHAM (p = 0,0018) (figur 5, uppe till höger). För prövning 2, de upprepa åtgärderna ANOVA fann en signifikant skillnad på grund av skada (F = 3.97, p = 0,029), med post-hoc- parvisa jämförelser att upptäcka skillnaden mellan TBI och SHAM (p = 0,017) (figur 5 , nedre högra). Envägs ANOVA på varje dag fann signifikanta skillnader på dag 2 och 4. Dag 2 (F = 4,02, p = 0,028), Tukey's post hoc- test fann att TBI var olika från SHAM (p = 0.023). På dag 4 (F = 4.12, p = 0,026), post-hoc analys fann en skillnad mellan TBI och SHAM (p = 0,025) (figur 5, mitten höger).

Figure 1
Figur 1. Diagram över vatten labyrinten. Detta diagram visar möjliga plattformen platser (1, 2, 3, 4) och utgångspunkter (N, S, E, W) för fungerande minne Morris vatten labyrinten. Råttor är tillåtna två studier från varje start läge/plattform ihopkoppling. Det finns en 15 s mellan rättegång intervall och 4 min vila i en värmande kammare mellan par av prövningar för sammanlagt fyra par prövningar för varje daglig session. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2. Resultaten av det neuroscore test Alla råttor har utbildats för att enkla reflex test uppgifter före dag 0 (se text för information om utbildning, testning och scoring). Resultaten redovisas som median (svart linje), första och tredje kvartiler (gränserna för rutan), och 10: e och 90: e percentilerna (felstaplar). Medelvärdet visas också av röda linjer och avlägset belägna punkter som svarta prickar. Data presenteras för dag 0 baseline och efter skada dagar 1-3. Resultaten av den post-hoc-t-test för varje tidpunkt visas på grafer: * p < 0,001 vs TBI dag 0; ^ p < 0,001 vs samma dag NAIV. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3. Resultaten av det stråla-balanserar test Alla råttor har utbildats för att balansera på strålen tills de kunde balansera för 60 s för tre på varandra följande studier (se text för detaljer på utbildning, testning och scoring). Den efterföljande tester, var råttor gjorde på en skala från 1-6 med 1 betecknar normal balans och 6 betecknar inga försök att bo på balken. Resultaten redovisas som median (svart linje), första och tredje kvartiler (gränserna för rutan), och 10: e och 90: e percentilerna (felstaplar). Medelvärdet visas också av röda linjer och avlägset belägna punkter som svarta prickar. Data presenteras för baslinjen dag 0 Poäng, efter skada dagar (vänster) 1-3, och 6 månader efter skada (höger). Resultaten av den post-hoc-t-test för varje tidpunkt visas i diagrammen. För dagar 0-3: * P < 0,001vs TBI dag 0; ^ p < 0,001 vs samma dag naiva; @ p < 0,001 vs samma dag SHAM. 6 månader: * p < 0,001vs TBI dag 0; # p < 0,001 vs naiva dag 0; & p < 0,001 vs SHAM dag 0. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4. Resultaten av det Beam-promenad-test Alla råttor har utbildats för att korsa balken medan väva mellan inlägg att fly in i ett värdeskåp. De har utbildats tills de uppfyllde kriterierna på ≤ 5 s på tre på varandra följande studier (se text för detaljer på utbildning, testning och scoring). Baslinjen testning avslutades på dag 0 och råttor testades därefter på 1-3 dagar efter skada (vänster). En delmängd av råttor var också testas vid 6 månader efter skada (höger). Resultaten är ett diagram som median (svart linje), första och tredje kvartiler (gränserna för rutan), och 10: e och 90: e percentilerna (felstaplar). Medelvärdet indikeras också av röda linjer och avlägset belägna punkter som svarta prickar. Resultaten av post hoc- test för varje tidpunkt visas i diagrammen. För dagar 0-3: * P < 0,001vs TBI dag 0; ^ p < 0,001 vs samma dag naiva; @ p < 0,001 vs samma dag SHAM; 6 månader: * p < 0,001vs TBI dag 0. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5. Resultat av arbetsminnet Morris vatten labyrinten. Resultaten redovisas för separata grupper av råttor på 3 månader (vänster kolumn) och 12 månader (högra kolumnen). De övre panelerna visar genomsnittliga latenser (tid det tog råttorna att hitta dolda plattformen) på de första försöken av en två-rättegång parkoppling för var och en av de fem testa dagarna. Mittersta panelerna visar genomsnittliga latenser av andra prövningar på varje dag. Resultaten av den post-hoc analysen redovisas i diagrammen (* p < 0,05 vs samma dag SHAM; ^ p < 0,05 vs samma dag NAIV). De lägsta panelerna sammanfatta resultaten visar 25: e och 90: e percentilerna (felstaplar), 75: e percentilerna (gränserna för rutan), och median (svart linje), 10th . Medelvärdet visas också av röda linjer och avlägset belägna punkter som svarta prickar. Resultaten av den post-hoc analysen redovisas i diagrammen (*p < 0,05 vs samma rättegång SHAM, ^ p < 0,05 vs samma rättegång NAIV). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

När de utför någon typ av beteendemässiga testning, är det viktigt att vara konsekvent. Denna detalj innehåller många överväganden som verkar obetydlig men har stor inverkan på svaret från djuret. Ett viktigt steg som inte bör förbises är acklimatisering av djur till deras hem-bur/bostadssituationen innan några experiment. Denna förberedelse minskar effekterna av djurens fysiologiska stressreaktionen, som kan ändra beteende resultat18. Likaså är det absolut nödvändigt att alla ansträngningar görs för att hantera alla djur på samma sätt. Denna enhetlighet omfattar som tidigare nämnts acklimatisering till bostäder och även acklimatisering hantering och transport mellan rum före träning eller testning. Detta koncept kan inte överskattas. Slarvig djurhantering är katastrofalt till eventuella beteendemässiga testning19. Jämväl, varje ansträngning måste göras att testa djur vid samma tid på dagen, vare sig under sin mörk eller ljus cykel. För tester diskuteras här, är testning under ljusa eller mörka scenen acceptabla, så länge tester utförs konsekvent. Test gjort vid olika tidpunkter under dygnsrytm cykeln har visat sig förändra beteende resultat18,20. Dessutom måste hanteraren samt djuret i en stress fri, lugn stat för att maximera noggrannheten i resultaten.

Särskilt när det gäller Neuroscore är falska positiva och negativa vanliga. Falska positiva uppstår vanligtvis när ett djur inte är helt vana att hantering och testning. Djuret måste vara helt avslappnad så observerade svaret är reflexivt och inte på grund av muskler som skärpning från att reagera på stress eller rädsla. En spänd hanterare kan påverka resultaten genom att överföra stress för djuret. Därför kan håller råttan för hårt eller för löst både vara problematiska. Dessutom om hanteraren är nervös, kan detta förbrylla reaktionen av råttorna. Det finns också risken att en oerfaren observatör kommer misstolka råttans svar. Bra utbildning och en hel del övning är avgörande för framgång och konsekvens i Neuroscore.

I allmänhet, är den främsta oro med dessa tester avsaknaden av en stor skillnad, och ibland ingen skillnad, mellan behandlingsgrupperna. Eftersom djur kan reagerar olika på olika hanterare, ljud, tider av dagen och potentiellt, seasons21, måste alla ansträngningar göras att minska alla möjliga störfaktorer.

Resultaten av balk-balans och Beam-promenad uppgifter visas här visar att dessa tester är användbara tidigt efter skada att upptäcka brister i vestibulomotor funktion. Dessa underskott försvinner vanligtvis över tid1,14. I denna modell, har senast 6 månader efter skada, skada-inducerad underskotten löst. Resultaten av 6 månaders tidpunkten visar att det finns inga skillnader mellan NAIVE, SHAM eller skadade råttor; alla råttor har dock avkopplande i sina hem burar för 6 månader, åldrande och ökar i vikt. Således, när de är åter testade vid 6 månader efter operationen (eller motsvarande i fråga om NAIV), är de i huvudsak blir gamla och fett, och därför alla grupperna inte utför såväl som de jämfört med deras baslinjen dag 0 resultat.

En annan viktig faktor är att de beteende-test som används är rätt testet. Exempelvis är de tester som anställd här tänkt att representera funktionen av specifika hjärnområden. Ett exempel är det vestibulära systemet, vilket är viktigt för balansen. Områden i hjärnan involverad i sensomotorisk funktion, till exempel cortex inklusive sensorimotor cortex, thalamus, corticospinal nervceller, basala ganglierna, nigro-striatum, för att nämna några, är alla inblandade i vestibulomotor samordning. Således visar underskott i Beam-balans eller balk-promenad potentiella brister i dessa områden. Dessutom är hippocampus och prefrontala cortex inblandade i inlärning och minne funktioner testas av fungerande minne vatten labyrinten. Även när det korrekta testet är valt, måste begränsningarna av de tester som är anställda hållas i åtanke. Ingen av de tester som presenteras här är exempelvis känsliga till underskott i humör, såsom depression, ångest eller sociala interaktioner såsom aggression, fatta beslut eller impulsivitet. Jag upprepar, är det absolut nödvändigt att välja den lämpliga testet för området beteende och hjärnan ska utvärderas.

Tolkning och analys av beteendemässiga data måste hanteras med försiktighet. Det rekommenderas starkt att inkludera power analyser av varje typ av provning separat, eftersom använder en beteendevetenskaplig resultatet som ett mått på en neurala underskott, är till sin natur ett grovt mått på en subtil effekt. Olika tester kräver dessutom olika typer av statistiska analyser. Till exempel är Neuroscore och Beam-balans tester som beskrivs beroende av tolkningen av en utbildad observatör till Poäng beteendet med en ordinal skala. Dessa typer av data är inte kontinuerlig och inte normalfördelade, så icke-parametriska statistik bör användas, t ex Kruskal-Wallis test, vilket framgår i avsnitt 6.1 och 6.2. Alternativt den Beam-promenad och arbetande minnestester vatten labyrint producerar data som är kontinuerlig och normalfördelade, så parametrisk statistik kan användas, till exempel one-way ANOVA eller upprepade-åtgärder tvåvägs ANOVA, som framgår i avsnitt 6.3 och 6.4.

De beteendemässiga uppgifter som presenteras här har stått sig genom tiderna och ger reproducerbara resultat, särskilt när den är ihopparad med FPI modellen i råttor, även om många andra metoder för beteendemässiga testning för hjärnskada existerar. Neuroscore är en kort utvärdering som utförs med ett minimum av utrustning. Andra tester av reflexer och styrka finns tillgängliga och kan införlivas i en neurologisk bedömning, såsom laterala pulsion uppgiften, akinesi testet, lutande planet test och greppstyrka (se Fujimoto o.a. 22 och Gold et al. 23). the Beam-balans och Beam-promenad uppgifter som beskrivs är åtgärder av vestibulomotor underskott efter skada. Vestibulomotor samordning kan anses vara ett mått på brutto motoriska beteende, medan andra åtgärder av brutto motoriska brister omfatta Rotarod, den roterande Polen, och öppna fältet aktivitet. Förmågan att simma, är mätt som simma hastighet under vatten labyrinten, också en indikation på brutto finmotorik samordning22,23. Fungerande minne vatten labyrint uppgiften slutförs denna uppsättning tester av att upptäcka både referera minne underskott (indikeras av prövning 1) och arbetar minne underskott (indikeras av prövning 2 eller skillnaden mellan studie 1 och studie 2). Andra åtgärder av kognitiv funktion omfatta åtta arm radiella labyrinten, Barnes labyrinten, romanen objekt Igenkänningstestet och olika varianter av vatten labyrinten. Dessa varianter inkluderar ursprungliga Morris vatten labyrinten och Lashley III labyrinten (igen se Fujimoto o.a. 22 och Gold et al. 23). detta batteri av tester har visat sig vara användbara tidigt efter skada och, i varierande grad, ut till 12 månader efter skada1.

Dessutom kan uppgifter visat här användas med olika stammar, kön och åldrar hos råttor; boende kan dock behöva göras för olika storlekar och i fall av större bräcklighet. Exempelvis äldre, tyngre råttor behöver en bredare stråle för Beam-balans uppgift och äldre, sköra råttor, kan behöver kortare simtur gånger i vattnet labyrint. Således finns det utrymme för flexibilitet i dessa tester och potential för utveckling av nya tester anpassas till olika situationer och hypoteser.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Vi tackar Ian Bolding för hjälp med kirurgisk beredning av försökspersoner och Elizabeth Sumner för hennes noggrann redigering. Dessa studier avslutades som en del av ett team som finansieras av The Moody Project för translationell traumatisk skada hjärnforskning.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sprague-Dawley rats Charles Rivers Laboratories
251 Ballardvale St
Wilmington, MA 01887-1096
Phone: 800-522-7287		 CD-IGS rats, strain code 001 male, albino, 300-350g at arrival
Name Company Catalog Number Comments
Beam-Balance
Beam home built wood, 25" l x 1" h x 3/4" w sealed with polyurethane varnish
C-clamp Home Depot 1422-C 2 1/2"
barrier Home Depot styrofoam, 18" x 17 1/2"
table (for both BB & BW) generic office supply 37" h x 30" w x 60" l
Name Company Catalog Number Comments
Beam-Walk
Beam home built wood 38-1/2" l x 1-3/4" h x 1" w sealed with polyurethane varnish (~ 37" off floor)
escape box home built woodpainted black 12 1/2 " l x 9" h x 7-1/4" w
nails (pegs) 2"
hinges
clamps
white noise machine San Diego Instruments
9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121
Phone: (858)530-2600		 http://www.sandiegoinstruments.com/libraries/misc/datasheets/whitenoise.pdf
light Home Depot
Name Company Catalog Number Comments
Morris Water Maze
fiberglass pool manufacturer unknown
(similar to one made by SDI) San Diego Instruments 7000-0723 72" diameter x 30" deep (~ 500 gal)
plexiglass platform hand-made by Maggie Parsley 10 cm diameter, 26" tall with silicone applied to the surface of the platform to provide a gripping surface
(similar to one made by SDI) SDI 7500-0272
plexiglass animal boxes w/ lids UTMB Machine Shop 2 boxes, 10" w x 16" L x 9" h
spot lights/ heat lamps Home Depot 3 around pool, 2 over boxes to dry animals
AnyMaze San Diego Instruments
9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121
Phone: (858)530-2600		 /9001 http://www.sandiegoinstruments.com/any-maze-video-tracking/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sell, S. L., Johnson, K., DeWitt, D. S., Prough, D. S. Persistent Behavioral Deficits in Rats after Fluid Percussion Injury. J Neurotrauma. 34 (5), 1086-1096 (2017).
  2. Gurdjian, E. S., Lissner, H. R., Webster, J. E., Latimer, F. R., Haddad, B. F. Studies on experimental concussion: relation of physiologic effect to time duration of intracranial pressure increase at impact. Neurology. 4, 674-681 (1954).
  3. Anonymous. US National Library of Medicine. , (last accessed Jan. 9, 2018) www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/$term=fluid+percussion+injury+rat (2017).
  4. Hellmich, H. L., Capra, B., Eidson, K., Garcia, J., Kennedy, D., Uchida, T., et al. Dose-dependent neuronal injury after traumatic brain injury. Brain Research. 1044, 144-154 (2005).
  5. Bramlett, H. M., Detrich, W. D. Long-Term consequences of Traumatic Brain Injury: Current Status of Potential Mechanisms of Injury and Neurological Outcomes. J. Neurotrauma. 32, 1-15 (2015).
  6. Pierce, J. E. S., Smith, D. H., Trojanowski, J. Q., McIntosh, T. K. Enduring cognitive neurobehavioral and histopathological changes persist for up to one year following severe experimental brain injury in rats. Neuroscience. 87 (2), 359-369 (1998).
  7. Smith, D. H., Chen, X. H., Pierce, J. E. S., Wolf, J. A., Trojanowski, J. Q., Graham, D. I., McIntosh, T. K. Progressive atrophy and neuron death for one year following brain trauma in the rat. J Neurotrauma. 14 (10), 715-727 (1997).
  8. Schallert, T. Behavioral tests for preclinical intervention assessment. NeuroRx. 3 (4), 497-504 (2006).
  9. Sell, S. L., Avila, M. A., Yu, G., Vergara, L., Prough, D. S., Grady, J. J., DeWitt, D. S. Hypertonic resuscitation improves neuronal and behavioral outcomes after traumatic brain injury plus hemorrhage. Anesthesiology. 108 (5), 873-881 (2008).
  10. Hamm, R. J. Neurobehavioral assessment of outcome following traumatic brain injury in rats: an evaluation of selected measures. J Neurotrauma. 18 (11), 1207-1216 (2001).
  11. Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science. 217, 855-857 (1982).
  12. Hamm, R. J., Temple, M. D., Pike, B. R., O'Dell, D. M., Buck, D. L., Lyeth, B. G. Working memory deficits following traumatic brain injury in the rat. J Neurotrauma. 13, 317-323 (1996).
  13. Morris, R. G., Hagan, J. J. Allocentric spatial learning by hippocampectomised rats: A further test of the "Spatial Mapping" and "Working Memory" Theories of hippocampal function. The Quart J of Exp Psych. 38 (4), 365-395 (1986).
  14. Dixon, C. E., Lyeth, B. G., Povlishock, J. T., Findling, R. L., Hamm, R. J., Marmarou, A., Young, H. F., Hayes, R. L. A fluid-percussion model of experimental brain injury in the rat. J. Neurosurg. 67, 110-119 (1987).
  15. DeWitt, D. S., Smith, T. G., Deyo, D. J., Miller, K. R., Uchida, T., Prough, D. S. L-arginine and superoxide dismutase prevent or reverse cerebral hypoperfusion after fluid-percussion traumatic brain injury. J. Neurotrauma. 14, 223-233 (1997).
  16. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2017).
  17. Pohlert, T. The Pairwise Multiple comparison of Mean Ranks Package (PMCMR) R package. , http://CRAN.R-project.org/package=PMCMR (2014).
  18. Verma, P., Hellemans, K. G., Choi, F. Y., Yu, W., Weinberg, J. Circadian phase and sex effects on depressive/anxiety-like behaviors and HPA axis responses to acute stress. Physiol Behav. 99, 276-285 (2010).
  19. Schallert, T., Woodlee, M. T., Fleming, S. M. Experimental Focal Ischemic Injury: Behavior-Brain Interactions and Issues of Animal Handling and Housing. ILAR J. 44 (2), 130-143 (2003).
  20. Ruis, J. F., Rietveld, W. J., Buys, J. P. Properties of parametric photic entrainment of circadian rhythms in the rat. Physiol Behav. 50, 1233-1239 (1991).
  21. Ferguson, S. A., Maier, K. L. A review of seasonal/circannual effects of laboratory rodent behavior. Physiol Behav. 119, 130-136 (2003).
  22. Fujimoto, S. T., Longhi, L., Saatman, K. E., McIntosh, T. K. Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury. Neurosci & Biobehav Reviews. , (2004).
  23. Gold, E. M., Su, D., Lopez-Velazquez, L., Haus, D. L., Perez, H., Lacuesta, G. A., Anderson, A. J., Cummings, B. J. Functional assessment of long-term deficits in rodent models of traumatic brain injury. Regen. Med. 8 (4), 483-516 (2013).

Tags

Beteende fråga 131 beteende neuroscore beam-balans beam-promenad arbetsminne hjärnskada vätska-slagverk skada Morris vatten labyrinten råtta
Att upptäcka beteendemässiga underskott hos råttor efter traumatisk hjärnskada
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hausser, N., Johnson, K., Parsley,… More

Hausser, N., Johnson, K., Parsley, M. A., Guptarak, J., Spratt, H., Sell, S. L. Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (131), e56044, doi:10.3791/56044 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter