यहां हम वयस्क चूहों में 9वक्ष स्तर पर एक विश्वसनीय रीढ़ की हड्डी पार्श्व हेमीसेक्शन (एचएक्स) का उत्पादन करने के लिए शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं का वर्णन करते हैं और ऐसी एकतरफा चोट के बाद असममित घाटे का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए न्यूरोबिहेवियरल आकलन।
अधूरी रीढ़ की हड्डी की चोट (एससीआई) अक्सर संवेदी कार्यों की हानि की ओर ले जाती है और चिकित्सकीय रूप से एससीआई का सबसे लगातार प्रकार है। मानव ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम रीढ़ की हड्डी के एक आधे घाव के कारण एक आम प्रकार का एससीआई है जिसके परिणामस्वरूप पक्षाघात और चोट के रूप में प्रोप्रोसेप्टिशन की हानि होती है (या इप्सिलेशनल) पक्ष, और विपरीत (या कॉन्ट्राेशन साइड) पर दर्द और तापमान सनसनी का नुकसान होता है। ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम के विश्वसनीय पशु मॉडल स्थापित करने के लिए रीढ़ की हड्डी के पार्श्व हेमीसेक्शन (एचएक्स) (एचएक्स) के उत्पादन और न्यूरोलॉजिकल हानि का आकलन करने के लिए पर्याप्त तरीके आवश्यक हैं। हालांकि पार्श्व हेमीसेक्शन मॉडल बुनियादी और अनुवादात्मक अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इस तरह के एक हेमीसेक्शन बनाने और एकतरफा कार्य का आकलन करने के लिए मानकीकृत प्रोटोकॉल की कमी है। इस अध्ययन का लक्ष्य 9वक्ष (टी9) कशेरुकी स्तर पर चूहे की रीढ़ की हड्डी के पार्श्व एचएक्स का उत्पादन करने के लिए कदम-दर-कदम प्रक्रियाओं का वर्णन करना है। फिर, हम एचएक्स (सीबीएस-एचएक्स) के लिए एक संयुक्त व्यवहार पैमाने का वर्णन करते हैं जो एकतरफा एससीआई के लिए असममित न्यूरोलॉजिकल प्रदर्शन का सरल और संवेदनशील आकलन प्रदान करता है। सीबीएस-एचएक्स, 0 से लेकर 18 तक, 4 व्यक्तिगत आकलन से बना है जिसमें एकतरफा हिंदलिम्ब स्टेपिंग (यूएचएस), युग्मन, संपर्क रखने और ग्रिड घूमना शामिल है। सीबीएस-एचएक्स के लिए, ipsilateral और contralateral हिंदअंगों अलग से मूल्यांकन कर रहे हैं । हमने पाया कि, एक T9 HX के बाद, ipsilateral हिंदलिंब बिगड़ा व्यवहार समारोह दिखाया, जबकि contralateral हिंदअंग पर्याप्त वसूली दिखाया । सीबीएस-एचएक्स ने ipsilateral और कॉन्ट्रालेटरल हिंदअंगों के बीच व्यवहार कार्यों को प्रभावी ढंग से भेदभाव किया और इप्सिलेटरल हिंदलिम्ब की वसूली की अस्थायी प्रगति का पता लगाया। सीबीएस-एचएक्स घटकों का अलग से विश्लेषण किया जा सकता है या जरूरत पड़ने पर अन्य उपायों के साथ संयोजन में। यद्यपि हमने केवल शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं और छाती के एचएक्स के व्यवहार आकलन के दृश्य विवरण प्रदान किए हैं, सिद्धांत को अन्य अधूरे एससीआई और चोट के अन्य स्तरों पर लागू किया जा सकता है।
अधूरी रीढ़ की हड्डी की चोटों (एससीआई) अक्सर संवेदी कार्यों की गंभीर और लगातार हानि का कारण बनते हैं और चिकित्सकीय रूप से एससीआई1का सबसे लगातार प्रकार होते हैं। मनुष्यों में ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम रीढ़ की हड्डी के आधे घाव के कारण होता है जिसके परिणामस्वरूप चोट के रूप में एक ही (या ipsilesional) पक्ष पर पक्षाघात और प्रोपिसिओशनकी हानि होती है, और विपरीत (या कॉन्ट्रालेशनल) पक्ष2,,3,,4पर दर्द और तापमान सनसनी का नुकसान होता है। स्पाइनल पार्श्व हेमीसेक्शन पशु मॉडल का उपयोग मोटे तौर पर मानव ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम की नकल करने के लिए किया जाता है और उन्हें विभिन्न रीढ़ के स्तर पर विभिन्न प्रयोगशालाओं द्वारा चूहों5,,6,,7,,8,,9,ओपोसम्स10औरबंदरों 7,,11,,12,,13 में सूचित किया गया है। हालांकि, एक मानक पार्श्व हेमीसेक्शन के उत्पादन के लिए विस्तृत कल्पना प्रक्रियाओं का वर्णन नहीं किया गया है। पार्श्व हेमीसेक्शन के लिए कदम-दर-कदम प्रक्रियाएं प्रदान करना मॉडल को अनुकूलित करना चाहिए और बुनियादी और अनुवादअनुसंधान में प्रयोगात्मक परिणामों की तुलना या प्रतिकृति की सुविधा प्रदान करनी चाहिए।
एक तरफा एससीआई विषम और असंगत व्यवहार घाटे का उत्पादन करता है जो सममित चोटों के लिए पारंपरिक आकलन का उपयोग करके मापना मुश्किल है। एकतरफा एससीआई के लिए न्यूरोलॉजिक हानि का आकलन करने के लिए एक पर्याप्त कार्यप्रणाली एकतरफा एससीआई मॉडल विकसित करने का एक अनिवार्य घटक है। एकतरफा रीढ़ की हड्डी की चोट की निर्णायक भूमिका के बावजूद, इस तरह की चोट के साथ जानवरों में संवेदी घाटे का मूल्यांकन करने के लिए मानकीकृत प्रोटोकॉल की कमी है । बासो-बीटाई-ब्रेस्नाहन (बीबीबी) लोकोमोटर रेटिंग स्केल वयस्क चूहों 14 के लिए एससीआई के बाद समारोह का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाने वाला माप रहा है जो पूरे लोकोमोशन का अर्धमात्रात्मक विवरण देता है। हालांकि, यह प्रत्येक हिंदअंग को स्वतंत्र रूप से मापता नहीं है।
इस अध्ययन में, हम9 वक्ष (T9) कशेरुकी स्तर पर एक कृंतक रीढ़ की हड्डी HX का उत्पादन करने के लिए कदम-दर-कदम प्रक्रियाओं की रिपोर्ट करते हैं। हम हेमिसेक्शन (सीबीएस-एचएक्स) के लिए एक संयुक्त व्यवहार पैमाने का भी परिचय देते हैं जिसमें एकतरफा हिंदलिम्ब स्टेपिंग (यूएचएस), युग्मन, संपर्क रखना, और एकतरफा सीआई के बाद न्यूरोलॉजिकल हानि और वसूली के मूल्यांकन के लिए ग्रिड चलने का आकलन शामिल है। हमें उम्मीद है कि यह मॉडल एकतरफा SCIs के लिए चोट तंत्र और चिकित्सीय प्रभावकारिता की जांच के लिए एक उपयोगी मॉडल होगा ।
इस अध्ययन में, हम वयस्क चूहों में एक सरल, सुसंगत, और प्रजनन योग्य T9 स्पाइनल एचएक्स के उत्पादन के लिए कदम-दर-कदम प्रक्रियाओं की रिपोर्ट करते हैं जो मनुष्यों में ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम की नकल करता है। हम हेमीसेक्शन (सीबीएस-एचएक्स) के लिए एक संयुक्त व्यवहार स्कोर प्रणाली शुरू करते हैं जो विषम न्यूरोलॉजिकल हानि और वसूली की प्रगति का मूल्यांकन करने के लिए संवेदनशील है, जो एकतरफा हिंदअंग कदम (यूएचएस), युग्मन (सीपीएल) के संयोजन द्वारा मापा जाता है, संपर्क रखकर, और ग्रिड घूमना। हालांकि हम T9 स्तर पर चोट का प्रदर्शन करते हैं, इस प्रक्रिया को एक सरल और मांग तरीके से गर्भाशय ग्रीवा और काठ की डोरियों सहित रीढ़ की हड्डी के अन्य क्षेत्रों के लिए लागू किया जा सकता है । हमें आशा है कि इस मॉडल, एकतरफा व्यवहार आकलन के साथ, चोट तंत्र और विज्ञान के ऐसे प्रकार के लिए चिकित्सीय प्रभावकारिता की जांच के लिए उपयोगी होगा ।
चूंकि पार्श्व एचएक्स मॉडल केवल कॉर्ड के इप्सिलेटरल आधे हिस्से को घाव करता है, इसलिए कॉर्ड का कॉन्ट्रालेटरल साइड काफी हद तक संरक्षित है और इसका उपयोग आंतरिक नियंत्रण के रूप में किया जा सकता है। कई उतरते और आरोही रास्ते एकतरफा अनुमानित हैं और कई परिस्थितियों में एक पार्श्व हेमीसेक्शन एक तरफ एक अक्षीय पथ को नुकसान पहुंचाता है और विपरीत दिशा में एक ही पथ को बरकरार रखता है, जिससे पुनर्गठन की तुलना की अनुमति मिलती है और एक ही जानवर में इन ट्रैक्ट के कार्यात्मक परिणाम। इसके अलावा, अधिक स्थानीयता वाले घाव का उत्पादन विशिष्ट रास्तों के लक्ष्यीकरण की अनुमति दे सकता है। उदाहरण के लिए, एक वेंट्रल और वेंट्रोलेटरल घाव रेटिकुलोस्पाइनल और वेस्टिबुलोस्पाइनल रास्तों को प्रभावित कर सकता है। एक पृष्ठीय या डोरसोलेटरल घाव कोर्टिकोस्पाइनल और रूब्रोस्पाइनल रास्तों को प्रभावित कर सकता है। हेमिसेक्शन या आंशिक चोट मॉडल का उपयोग अन्य रास्तों की शरीर रचना और कार्य का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है, जैसे प्रोप्रोस्पाइनल, नोराड्रेनेस या सेरोटोनर्गिक रास्ते। इस प्रकार, हेमीसेक्शन मॉडल को विशिष्ट रूप से संवेदी एफ्रेरेंट द्वारा मुआवजे का अध्ययन करने के लिए, रास्ते उतरते हुए, और आंतरिक रीढ़ की हड्डी सर्किटरी द्वारा नियोजित किया जा सकता है। यह मॉडल एचएक्स के बाद लोकोमोटर रिकवरी के तंत्र की जांच के लिए भी उपयुक्त है।
पार्श्व एचएक्स स्पष्ट व्यवहार हानि की ओर जाता है, जो स्वचालित चाल विश्लेषण 19के लिए मोटर कार्यों (जैसे, ट्रेड्सकर या ट्रेडमिल) प्रतिमान के तहत मूल्यांकन योग्य हैं। इसके अलावा, घाव के लिए कॉन्ट्रालेटरल पक्ष पर अक्षीय ट्रैक्ट की चालकता को इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग का उपयोग करके मापा जा सकता है, और यह मूल्यांकन विभिन्न उपचारों के बाद एक कार्यात्मक पुनर्गठन स्थापित करने की संभावना प्रदान करता है। इसके अलावा, एक विशेष मार्ग के न्यूरॉन्स में शारीरिक ट्रेसर के एकतरफा इंजेक्शन पूर्ववर्ती लेबल मिडलाइन क्रॉसिंग फाइबर के दृश्य और प्रतिगामी लेबल न्यूरॉन्स20,,21,,22,,23,,24,,25के साथ उनके संबंध की अनुमति देते हैं।
हालांकि एक ठेठ रीढ़ की हड्डी HX सर्जरी को खत्म करने में 20 मिनट से भी कम समय लगता है, यह एक सटीक और लगातार HX प्राप्त करने के लिए कुछ अभ्यास की आवश्यकता है । सबसे पहले, यह महत्वपूर्ण है कि रीढ़ की हड्डी HX स्तर जानवर से जानवर के लिए संगत हो । इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि लेमिनेक्टॉमी के लिए उपयुक्त कशेरुकी खंड की पहचान की जाती है। दूसरा, सुनिश्चित करें कि एचएक्स पूरा हो गया है। एक पूर्ण एचएक्स बनाने के लिए, कोई भी माइक्रोकैंची का उपयोग करके काटने का मार्गदर्शन करने के लिए मिडलाइन के माध्यम से खड़ी रूप से डाली गई 30 गेज सुई का उपयोग कर सकता है। सुई प्रविष्टि भी घाव पर पीछे की हड्डी वाहिकाओं या गर्भनाल को नुकसान से बचा जाता है। 30 गेज सुई का दूसरा कार्य यह है कि यह कटौती का पता लगाने के लिए चाकू के रूप में काम कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि घाव की कोई अस्पष्टता नहीं है। तीसरा, घाव साइट पर जिलेटिन रखने सेरेब्रोस्पाइनल तरल पदार्थ रिसाव को कम कर सकते हैं, और जिलेटिन के शीर्ष पर सीमेंट रखने और कशेरुकी लेमिना पाटने से घाव स्थल पर रीढ़ की हड्डी कशेरुकी की स्थिरता को मजबूत किया जा सकता है और घाव भरने की सुविधा प्रदान कर सकता है। इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग, मांसपेशियों, प्रावरणी और त्वचा के अनुप्रयोग के साथ संकेत हस्तक्षेप से बचने के लिए 4-0 रेशम धागे के साथ परतों में सुताहुआ जाना चाहिए। अंत में, कॉन्ट्रालेटरल रीढ़ की हड्डी को नुकसान को कम करने के लिए हर संभव प्रयास किया जाना चाहिए। हिस्टोलॉजिकल सत्यापन की स्थापना एक तरफ एक पूर्ण पार्श्व हेमीसेक्शन की पुष्टि करने और दूसरी तरफ कॉर्ड के दूसरे आधे हिस्से के संरक्षण (जैसा कि चित्र6Eमें दिखाया गया है) के लिए की जानी चाहिए।
,एससीआई के बाद लोकोमोशन में सुधार के लिए, पिछले अध्ययनों में सेल प्रत्यारोपण, एक्सोन पुनर्जनन 8,18,,26,,27और गतिविधि आधारित पुनर्वास 28,,29,,30सहित कई रणनीतियों का उपयोग किया गया है । इस बीच, कार्यात्मक मूल्यांकन के लिए और एससीआई के बाद सर्वोत्तम उपचार के लिए स्क्रीन करने के लिए कई व्यवहार परीक्षण स्थापित किए गए हैं। बीबीबी लोकोमोटर रेटिंग स्केल को स्पाइनल सममित चोटों जैसे मिडलाइन कॉन्टेशन या ट्रांसेक्शन चोटों के लोकोमोटर आकलन के लिए डिजाइन किया गया था जो द्विपक्षीय हिंदअंगों को 14,31को प्रभावित करता है । बीबीबी के कुछ मापदंड, जैसे समन्वय और पैर की ओर मंजूरी, दोनों हिंदअंगों को देखकर दर्ज किए जाते हैं। यदि एक हिंदअंग बरकरार है और दूसरा असममित चोटों में देखा गया घाटे को दर्शाता है, तो अक्षुण्ण हिंदअंग प्रभावित हिंदअंग के स्कोर को चकित कर देगा। चूंकि बीबीबी स्कोरिंग एकतरफा चोट के बाद दूसरे से एक हिंदअंग स्कोर को समायोजित नहीं करता है, यह एकतरफा रीढ़ की हड्डी की चोटों का आकलन करने के लिए आदर्श नहीं है । हालांकि, यदि प्रत्येक पक्ष पर संयुक्त आंदोलन और वजन समर्थन का अलग से मूल्यांकन किया जाता है और बीबीबी के हिस्से के रूप में गणना नहीं की जाती है, तो अक्षुण्ण हिंदलिम्ब (एक नकली नियंत्रण के समान) प्रभावित हिंदअंग के स्कोर को चकित नहीं करेगा। इसके अलावा, अक्षुण्ण पक्ष जानवर के समग्र स्कोर को पूर्वाग्रह नहीं देगा, क्योंकि अक्षुण्ण हिंदअंग में संयुक्त आंदोलन, वजन समर्थन या कदम में नाटकीय घाटा नहीं होता है।
हेमिसेक्शन के लिए संयुक्त व्यवहार स्कोर को पार्श्व हेमीसेक्शन के चूहे के मॉडल में व्यवहार वसूली के संवेदनशील और आसानी से प्रदर्शन किए गए मूल्यांकन के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका उपयोग वसूली के शुरुआती और देर से चरणों दोनों के व्यवहार का आकलन करने के लिए किया जा सकता है। शुरुआती चरण 7-10 दिनों के बाद चोट के भीतर है । एचएक्स के बाद पहले 3-5 दिनों में, आईपीएसलेटरल हिंदलिम्ब गतिविधि में तेजी से वृद्धि हुई और सहज या उपचार-मध्यस्थता हिंदअंग आंदोलन वसूली रिकॉर्ड करने के लिए अधिक बार मूल्यांकन किया जाना चाहिए। एचएक्स के बाद 5-7 दिनों तक, चूहों ने वजन समर्थन के बिना व्यापक हिंदअंग आंदोलनों को बनाना शुरू कर दिया। 7-10 दिनों तक, चूहे आम तौर पर खड़े होने और कदम उठाने लगे। इस चरण के दौरान, कदम पैटर्न पर ध्यान दिया जाना चाहिए। देर से चरण (14-28 दिनों) में, ipsilateral हिंदअंग गतिविधि स्थिर और सामान्य के करीब था।
युग्मन (सीपीएल) क्षमता पर भी बारीकी से ध्यान दिया जाना चाहिए । सीपीएल परीक्षण (चाल युग्मन) या तो एक वीडियो (जैसे, Treadscan/कैटवॉक) या एक खुले क्षेत्र परीक्षण के दौरान एक फिल्माने वीडियो के साथ किया जा सकता है । दूसरा विकल्प लचीलापन प्रदान करता है अगर शोधकर्ताओं के पास चाल विश्लेषण प्रणाली तक पहुंच नहीं है । दोनों वीडियो रिकॉर्डिंग सत्रों के लिए, इस परीक्षण के लिए प्रत्येक पैर के लिए न्यूनतम दो लगातार टचडाउन की आवश्यकता होती है। विश्लेषण के लिए, तीन युग्मन पैरामीटर हैं: अनाचार, समभुज और विकर्ण युग्मन (चरण 6.2)। प्रत्येक युग्मन एक संदर्भ पैर और दिया पैर शामिल है । उदाहरण के लिए, यह संदर्भ पैर के एक पूरे प्रगति समय से विभाजित दिए गए पैर का पहला टचडाउन समय है। चूंकि बाएं और दाएं पैर चरण से बाहर होना चाहिए, इसलिए सही युग्मन 05 होना चाहिए। होमोलेटरल कपलिंग (लेफ्ट फ्रंट-लेफ्ट हिंद, या राइट फ्रंट-राइट हिंद) में यही मामला है । हालांकि, विकर्ण युग्मन (बाएं सामने-दाएं हिंद, या दाएं सामने-बाएं हिंद) के लिए, सही युग्मन 0 या 1 होना चाहिए क्योंकि दो पैर चरण में होने चाहिए। चरण 6.4 में, हम प्रत्येक सीपीएल के लिए 0 से 2 तक एक स्कोर आवंटित करते हैं। विवरण में, एक स्कोर 0 दिए गए पैर का प्रतिनिधित्व करेगा एक टचडाउन खत्म करने के लिए स्थानांतरित करने में असमर्थ है, इसलिए कोई सीपीएल; एक स्कोर 1 किसी भी अनियमित या अनाड़ी सीपीएल का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि दिया पैर एक टचडाउन खत्म लेकिन सही युग्मन में नहीं; एक स्कोर 2 का मतलब है 0.5 का एक आदर्श युग्मन। पिछले प्रकाशनों32,33में तीन युग्मन पैरामीटर अवधारणाओं का वर्णन किया गया है . सीपीएल को संपर्क रखने और ग्रिड चलने के आकलन के साथ जोड़ा जा सकता है। संयुक्त व्यवहार स्कोरिंग प्रणाली के व्यक्तिगत घटक एससीआई के विभिन्न चूहे मॉडलों में कमोबेश प्रभावी होंगे। सीपीएल के लिए, घाटा स्पष्ट रूप से परिवर्तन की दर और अनुक्रम की पूर्णता में दिखाई देने लगा । एकतरफा एचएक्स के बाद प्रोप्रोसेप्टिव हिंदलिम्ब डेफिसिट को स्पष्ट रूप से उजागर किया जा सकता है। हमारे अध्ययन में, सभी चूहों ने इप्सिलेशनियल हिंदलिम्ब को घाटे को रखने से पता चला, जबकि कॉन्ट्रालेटरल हिंदलिम्ब रखने से कोई घाटा नहीं दिखा । संपर्क रखने पर ग्रिड वॉकिंग टेस्ट पर विचार किया जाना चाहिए, जिसमें कॉर्टिकोस्पाइनल ट्रैक्ट शामिल है, ठीक होना शुरू हो जाता है। किसी भी संभावित थकान मुद्दों से इंकार करने के लिए, व्यवहार परीक्षणों के अनुक्रम को प्रत्येक परीक्षण में यादृच्छिक किया जा सकता है।
वास्तव में, हम टी 9 स्पाइनल एचएक्स के वीवो रैट मॉडल में प्रजनन योग्य बनाने के लिए कदम-दर-कदम प्रक्रियाओं की रिपोर्ट करते हैं जो मनुष्यों में ब्राउन-सेक्वार्ड सिंड्रोम की नकल करता है। हेमिसेक्शन के लिए संयुक्त व्यवहार स्कोरिंग प्रणाली एक तरफा एससीआई के बाद चोट तंत्र और उपचार के मूल्यांकन के लिए व्यक्तिगत हिंदअंग व्यवहार परिणामों का अधिक भेदभावपूर्ण उपाय प्रदान करती है। यद्यपि हम केवल छाती के एचएक्स की शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं और व्यवहार आकलन का दृश्य विवरण प्रदान करते हैं, लेकिन यहां वर्णित विधियों को विभिन्न चोट के स्तर पर अन्य अधूरे एससीआई पर लागू किया जा सकता है।
The authors have nothing to disclose.
हम श्री जेफरी रेचिया-रिफे को उनकी उत्कृष्ट तकनीकी सहायता के लिए धन्यवाद देते हैं । इस काम को चिन्स पीएलए 2016ZD03 और 2014ZX01 (XJL और TBZ) के जिनान सैन्य क्षेत्र के जनरल अस्पताल के निदेशक के फाउंडेशन द्वारा भाग में समर्थित किया गया था। Xu प्रयोगशाला में अनुसंधान NIH 1R01 100531, 1R01 NS103481, और योग्यता समीक्षा पुरस्कार I01 BX002356, I01 BX003705, I01 RX002687 द्वारा समर्थित है अमेरिका के दिग्गजों मामलों के विभाग से।
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