Summary
نقدم هنا، بروتوكولا لإدخال نموذج الفئران من التعب المركزي استخدام تعديل أسلوب منصة متعددة (ممبم).
Abstract
في هذه المقالة، قمنا بعرض نموذج الفئران من التعب المركزي استخدام تعديل أسلوب منصة متعددة (ممبم). تم تصميم مربع "منصة متعددة" كخزان لمياه مع المنصات الضيقة في الجزء السفلي. نموذج الفئران إلى الخزان ووقفت على المنصات ح 14 (18:00-08:00) يوميا لمدة 21 يوما على التوالي، مع مجموعة عنصر تحكم فارغاً للتباين. وأظهرت الفئران في المجموعة النموذجية في نهاية النمذجة، مظهر التعب واضحة. تقييم النموذج، أجرينا العديد من الاختبارات السلوكية، بما في ذلك فتح الحقل اختبار (الغفور)، مرتفعة الإضافة إلى المتاهة (EPM)، واختبار السباحة حصرية (ES). وأظهرت النتائج هذا القلق، وضعف الإدراك المكاني، أداء ضعف العضلات، وانخفض النشاط التطوعي المعروضة في نموذج الفئران تأكيد تشخيص التعب المركزي. كما أن التغيرات العصبية المركزية التحقق من النتيجة. وفي الختام، محاكاة النموذج بنجاح التعب المركزي، وقد تساعد الدراسة في المستقبل مع النموذج تكشف عن الآلية المرضية لهذا المرض.
Introduction
التعب هو أحد العوامل الرئيسية التي تهدد صحة الإنسان1. في العقود الماضية، أثبتت البحوث المختلفة أن التعب آثار محيطيا لكن يحركها مركزياً، ويقترن دائماً مع الاضطرابات العاطفية والمعرفية. أول من اقترح فيزيولوجي الإيطالية Mosso ألف كلمة "التعب المركزي"2. ومن يعرف عموما محدودة النشاط التطوعي وضعف الإدراك بسبب الخلل في انتقال دفعة في الجهاز العصبي المركزي (CNS)3. بالمقارنة مع العضلات المحيطية والإرهاق، التعب المركزي يؤكد التغييرات في الجهاز العصبي المركزي، فضلا عن ما يترتب عليها من الاضطرابات النفسية/السلوكية، بما في ذلك الاكتئاب والقلق، وضعف الإدراك، وفقدان الذاكرة. دراسة واحدة تبين أن عوامل عديدة يمكن أن تحدث التعب المركزي، بين النشاط البدني المفرط والضغوط النفسية التي هي غنى جداً4. أما بالنسبة للآلية المرضية، شرح نظريات مثل فرضية المسار التربتوفان-كينورينيني5 التغييرات في مسارات معينة؛ ومع ذلك، إجراء دراسات أكثر تعمقاً لا يزال يتعين الكشف عن الارتباطات الوسطى-الطرفية من التعب المركزي.
كما الآلية الكامنة وراء التعب المركزي لا يزال غير واضح، نموذج حيوان فعال مهم جداً لإجراء مزيد من البحوث. نماذج التعب الموجودة هي معظمها الناجمة عن الإفراط في ممارسة، مثل المطاحن6 والسباحة محملة بوزن7، مع الاهتمام قليلاً بشأن العوامل النفسية. لمحاكاة أفضل وضع التعب المركزي، وضع مجموعتنا نموذج الفئران مع ممبم. خلال عملية النمذجة، تظل الفئران الدائمة على منصات الضيقة في المربع "منصة متعددة" لساعات طويلة بما في ذلك جزء من وقت النوم. تختلف عن نماذج الممارسة المفرطة، يستخدم طراز ممبم الحرمان من النوم الجزئي كعامل عقلية مع مراعاة الآلية المرضية المعقدة من التعب المركزي.
نموذج التقييم، نستخدم الاختبارات OFT و EPM لتحديد المزاج القلق والنشاط التطوعي. أجرى الاختبار دا لقياس أداء العضلات المحيطية. وبالإضافة إلى ذلك، نحن نأخذ الدماغ في الفئران واكتشاف الدوبامين (DA)/السيروتونين (5-HT) المحتوى في كلا هيبوثالاموسيس مراعاة الاختلافات العصبي المركزي.
البروتوكول الواردة أدناه صمم للنموذج المركزي التعب الناجم عن النشاط البدني المتكرر وقلة النوم، محاكاة حالة شائعة في حياة الإنسان. ومع ذلك، بضبط المدة النموذجي، استخدامها في العديد من المجالات الأخرى، مثل في دراسات المراقبة والإجهاد النوم. في المستقبل للبحث، ونأمل أن هذا النموذج سوف تساعد في اكتشاف المزيد من التغييرات في الجهاز العصبي المركزي وعلاقتهم مع النظام الطرفية، وتكشف عن الآلية المرضية من التعب المركزي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تم الإبقاء على جميع الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية في التشريع الصيني على استخدام الأخلاقية، ورعاية الحيوانات المختبرية.
1-النمذجة قبل إعداد
-
إعداد مختبر
- تشغيل مصباح الأشعة فوق البنفسجية لمالا يقل عن 30 دقيقة قبل التجربة.
- التحكم في درجة حرارة المختبر 25 ± 3 درجة مئوية، والرطوبة النسبية حوالي 30%.
- قم بتشغيل مختبر الخفيفة الساعة 06:00 وإيقاف الساعة 18:00 إلى إنشاء دائرة ضوء/الظلام ح 12/12 ساعة.
-
منصة متعددة مربع البناء
- بناء دبابة بلاستيك معتم دون غطاء من 110 × 60 × 40 سم3.
- إصلاح خمسة عشر منصات دائرية (ح = 8 سم، د = 6.5 سم) في الجزء السفلي من الخزان، توزيع أي منظم في ثلاثة صفوف وأعمدة خمسة. ترك مساحة كافية بين كل منصة، تقريبا 10 سم بين الأعمدة و 13 سم بين الصفوف.
- تعيين منفذ للماء على الجانب الوحشي من الدبابة وتثبيت صنبور.
- جعل غطاء معاوضة سلك الحديد للخزان مع مربع أغذية معلقة على ذلك.
-
التجميع والجرذان السكن
ملاحظة: يتم استخدام ويستار الذكور من 8 أسابيع من العمر، تزن حوالي 200-210 غ، في التجربة. تعيش الفئران في مجموعات خلال عملية النمذجة.- عدد جذور ذيل الفئران بقلم ماركر.
- وزن الفئران واستبعاد الغاية الخفيفة أو الثقيلة منها، وتقسيم بقية عشوائياً إلى مجموعات النموذج وعنصر التحكم.
- وضع الفئران برفق في أقفاص نظيفة والسماح لها بتأقلم إلى المختبر لمدة 3 أيام على الأقل. توفير كمية كافية من المياه والإمدادات الغذائية.
2-النمذجة مع ممبم
ملاحظة: العملية تبدأ الساعة 18:00 وتنتهي الساعة 08:00 في اليوم التالي، لما مجموعة 14 ساعة يوميا، أكثر من 21 يوما. لتجنب عوامل التدخل، نفس الشخص المطلوب إجراء التجربة كاملة، بينما يرتدي معطف مختبر نفس. 10 ويستار المستخدمة في التجربة.
- ضع الدبابة على سطح مستو، مثلاً، والكلمة. ثم ملء الخزان بحوالي 7 سم ماء الدافئ (25 ± 3 درجة مئوية)، حوالي 1 سم تحت منصة مسطحة.
- إعداد ما يكفي من الطعام والشراب لجميع الفئران في الخزان لمدة يوم واحد. موضع مربع الغذاء العلف والماء وتعلقها على الغلاف.
ملاحظة: تعلم بعض الفئران الذكية للراحة على مربع الأغذية. إذا كان الأمر كذلك، تدفع لهم مرة أخرى إلى الخزان. - تأخذ على الفئران المجموعة النموذجية للخروج من القفص والاستيلاء عليها من ذيله ووضعها برفق في الخزان. إطلاق جميع الفئران في المياه بدلاً من الأنظمة الأساسية لتحفيز خوفهم المياه. تأكد من أن كل الفئران يحصل على منصة للوقوف على، بينما تظل الفئران من السيطرة على المجموعة في اقفاصها الأصلية مع كافية من الغذاء والماء.
- تغطية الخزان. رصد على الفئران لتجنب إصابة عرضية. إذا فأر يبقى في المياه لأكثر من 1 ح دون التسلق إلى ساحة، يستلم من الخزان وإزالته من الاختبار.
- بعد ح 14، اتخاذ نموذج الفئران من الخزان وتجفيف الشعر بمجفف. إعادة وضع علامة ذيول الجرذان إذا يتلاشى. تعود الفئران إلى اقفاصها الأصلية وتزويدهم بالماء والغذاء الكافي.
- مسح كل ركن من الدبابة. الارتقاء بجانب واحد من الدبابات وفتح صنبور أووتفلوو مياه الصرف الصحي.
- تعقيم الخزان مع رذاذ إيثانول 75% وتعريضها لضوء الأشعة فوق البنفسجية.
3-نموذج التقييم: اختبار سلوكية
ملاحظة: يتم تنفيذ كافة الاختبارات في مختبر السلوكية. لا يسمح الضوضاء والضوء إضافية أثناء الاختبار لتجنب الاضطرابات. إذا كان ذلك ممكناً، استخدم نفس الشخص أو الأشخاص بإجراء كل اختبار. معطف داكن وقفازات مطلوبة من أجل الاعتراف بمقياس الرمادية في معالجة الصور. أداء مكتب التجارة المشروعة أولاً أنها أقل تأثير على سلوك الفئران.
-
الغفور
- فحص المسجل أكثر من "فتح مربع الحقل" للتأكد من أنه متصل بشكل صحيح على محطة العمل ويغطي كل زاوية من المربع. ضبط الإضاءة للقضاء على الظلال في المربع.
- نقل الفئران في المختبر السلوكية في اقفاصها الأصلية. تسمح لهم بتأقلم على الأقل 1 ساعة قبل الاختبار.
- تنظيف وتعقيم المربع مع الإيثانول 75% التأكد من أنه لا يوجد براز أو رائحة غادر من التجربة السابقة.
- إزالة فأر من القفص بظهرها، ووضعها برفق في المنطقة الوسطى من المربع. الأسلحة تراجع بسرعة من مربع حتى لا يؤدي إلى وقف إطلاق النار.
- إدخال رقم للفئران وبدء التسجيل. عد وسجل تواتر الأنشطة الرأسي للفئران، بما في ذلك تربية والتسلق.
- بعد 5 دقائق، إيقاف التسجيل وأخذ الفأر من خارج منطقة الجزاء، وإعادته إلى القفص.
- كرر الخطوات 3.1.3-3.1.6 حتى الانتهاء من جميع الفئران الاختبار.
-
EPM
- الخطوات الاختيار المسبق والتأقلم أما بالنسبة لمكتب التجارة المشروعة (الخطوات 3.1.1-3.1.2).
- إزالة فأر من القفص بظهرها، ووضعها برفق على الجزء مفرق من اثنين من الأسلحة. الأرض الفئران نحو الذراع اليسرى مفتوحة ويغادر بسرعة حتى لا تتعرض لوقف إطلاق النار.
- إدخال رقم للفئران وبدء التسجيل. عد وسجل تواتر مداخل الذراع مختلفة. إذا تخلت الفئران خارج المتاهة في الاختبار، استلامه وإرساله مرة أخرى إلى المتاهة. تسجيل معلومات مفصلة لتحليل البيانات.
- بعد 5 دقائق، إيقاف تسجيل وتأخذ الفئران خارجاً، وإعادته إلى القفص.
- إزالة البراز ومسح المتاهة مع الإيثانول 75% للقضاء على رائحة فأر السابقة.
- كرر الخطوات 3.2.2-3.2.5 حتى الانتهاء من جميع الفئران الاختبار.
-
اختبار ES
- ملء خزان السباحة (70 × 30 × 110 سم3) مع 80 سم الماء الدافئ (25 ± 3 درجة مئوية).
ملاحظة: إذا لم يكن هناك الحرارة في الدبابة، درجة حرارة الماء يجب تعيين حوالي 37 درجة مئوية، ومماثلة لدرجة حرارة الجسم في الفئران. إذا لم يكن الأمر كذلك، ضبطه على درجة حرارة الغرفة للحفاظ على ثابت. - جعل حمولة لكل الفئران مع دبوس باقات وربط ذلك بلطف على جذوره الذيل. الحمولة تزن 10% الوزن في الفئران.
- الاستيلاء على فأر من ذيله ورميها في خزان السباحة. إذا التلملم الفئران أو التشبث بالجدار، تفصل لهم وتدفع لهم العودة إلى المياه.
- بدء التوقيت الذي يتجلى في هذه اللحظة عندما يتم وضع الفئران في المياه وتوقيت التوقف عند ذلك استنفاد، كالفشل في النضال خارج الماء بالفم والأنف تحت الماء لأكثر من 10 ق.
ملاحظة: في بعض الأحيان، الانهاك والغرق يحدث فجأة. من المؤكد أن يكون المجربون كافية لتسجيل وحفظ الحيوان في نفس الوقت. - إزالة الفئران استنفدت من المياه دون مقاطعة الآخرين. على الشعر الجاف وإعادة وضع علامة أعدادهم وإعادتهم إلى القفص.
- تغيير المياه في الخزان بعد انتهاء مجموعة واحدة. بعد الانتهاء من جميع الفئران، إفراغ خزان السباحة، وتنظيف وتعقيم أنه مع الإيثانول والأشعة فوق البنفسجية.
- ملء خزان السباحة (70 × 30 × 110 سم3) مع 80 سم الماء الدافئ (25 ± 3 درجة مئوية).
4-نموذج التقييم: الكشف العصبي المركزي
- تخدير الفئران بحقن داخل البريتوني من 10% كلورال هيدرات (3 مل/كغ) حتى وفاقد الوعي.
- قطع رأس الفئران.
- إجراء شق طولي على طول الخط بعد الآنسي وفتح الجمجمة لكلا الجانبين وكشف الدماغ. اقلب في الجمجمة وإزالة الدماغ، ووضع الدماغ على وجود حقيبة الجليد.
- فصل وإزالة ما تحت المهاد، وهي منطقة على شكل الماس في الجزء المركزي من قاعدة الدماغ له حدود واضحة مع الأنسجة المحيطة. وضعه في أنبوب عقيم وتجميدها بالنيتروجين السائل. تخزين جميع العينات في ثلاجة-80 درجة مئوية.
- الكشف عن مضمون دا و 5-HT في تحت المهاد باستخدام كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء ([هبلك])8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يصف لنا نموذج الفئران من التعب المركزي باستخدام ممبم. وتنقسم ويستار 24 عشوائياً إلى مجموعة المراقبة والمجموعة النموذجية، مع 12 من الفئران في كل مجموعة. تم تصميم الجهاز النموذجي كخزان لمياه مع المنصات الضيقة في الجزء السفلي (الشكل 1). نموذج الفئران الوقوف على المنصات ح 14 يوميا، بما في ذلك وقت النوم الجزئي، لمدة 21 يوما (الشكل 2).
يتم إجراء الاختبارات السلوكية بعد النمذجة لتقييم التغيرات البدنية والعاطفية في الفئران. يعرض نتيجة OFT (الشكل 3)، مقارنة مع مجموعة التحكم (n = 10)، هناك انخفاض كبير في حركة تربية ومتوسط السرعة للنشاط التطوعي (ف < 0.05، ف < 0.01) في نموذج الفئران (n = 10)، زيادة واضحة في زمن الوصول الخارج حلقة مدخل (ف < 0.01). اختبار EPM (الشكل 4) يبين أن 21 يوما نمذجة انخفض تواتر كلا إدخالات ذراع مفتوحة ومدة بذراع مفتوحة إلى حد كبير بالمقارنة مع مجموعة المراقبة (n = 10) (ف < 0.05، ف < 0.01)، في حين كانت هناك زيادة في كل من تكرار إدخالات الذراع الوثيق والمدة في الذراع الوثيق (ف < 0.05). نتيجة اختبار ES (الشكل 5) يبين أن مدة السباحة الفريق النموذجي (n = 10) هو أقصر بكثير من السيطرة على المجموعة (n = 10) (ف < 0.001).
المقبل، ونحن كشف دا والمحتوى 5-HT في كلا هيبوثالاموسيس مراعاة الاختلافات العصبي المركزي. النتائج (الشكل 6) تبين أن دا في تحت المهاد ونسبة دا إلى 5-HT يقلل بشكل ملحوظ في المجموعة النموذجية (n = 10) مقارنة بمجموعة المراقبة (n = 10) (ف < 0.05، ف < 0.01)، في حين يزيد محتوى 5-HT إلى حد كبير (ف < 0.05).
رقم 1: التخطيطي في مربع "منصة متعددة". عرض الجبهة (A). (ب) عرض أعلى. مربع "منصة متعددة" خزان بلاستيك كفرلس (110 × 60 × 40 سم3) مع خمسة عشر منصات اﻷكريليك الثابتة في الجزء السفلي وصنبور على الجانب الأفقي. كل منصة يتكون من دعامة وشقة دائرية (د = 6.5 سم) أكبر من أعلى الركن الأساسي. الأنظمة الأساسية (ح = 8 سم) توزع في ثلاثة صفوف وأعمدة خمسة. المنابر المجاورة 10 سم عن بعضها البعض في 13 سم في الصفوف والأعمدة. يمكن أن تعقد الدبابة كحد أقصى 15 الفئران. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: صورة للنمذجة- وكان مكانة الفئران على المنصة في اليوم الخامس عشر من النمذجة. الشعر الجاف وعيون قاتمة تشير إلى حالة إرهاق واضحة.
رقم 3: تحليل الغفور. (أ) مقارنة تواتر الأنشطة الرأسية. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق غير متكافئة (و = 9.877، ف = 0.006 < 0.05)، أهمية يحدده المستقلة-نموذج اختبار t، t = 2.226، ف = 0.049 < 0.05. يقلل تواتر النشاط الرأسي (تربية) في نموذج الفئران (n = 10) مقارنة مع الفئران التحكم (n = 10). (ب) مقارنة متوسط سرعة النشاط التطوعي. يتم عرض البيانات كمتوسط ± IQR (n = 10). أهمية يحدده يو مان-ويتني الاختبار, z =-2.685، ف = 0.007 < 0.01. انخفاض متوسط سرعة النشاط التطوعي في نموذج الفئران مقارنة بالفئران التحكم. (ج) المقارنة في زمن الوصول الخارج الحلبة المدخل. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق غير متكافئة (و = 5.748، ف = بين 0.028 < 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t =-3.724، ف = 0.03 < 0.01. زمن الوصول الخارج الحلبة الزيادات المدخل في نموذج الفئران، مما يعني أنهم يقضون المزيد من الوقت قبل دخول الحلبة إلى الخارج مقارنة بالفئران التحكم. ملاحظة: ف< 0.05 (*)؛ ف <0.01 (*)؛ ف < 0.001 (*).
الشكل 4: تحليل EPM test. (أ) مقارنة على تكرار إدخالات ذراع مفتوحة. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق متساوية (و = 0.982، ف = 0.348 > 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t = 2.710، ف = 0.014 < 0.05. تكرار إدخالات ذراع مفتوحة في نموذج الفئران (n = 10) النقصان مقارنة مع الفئران التحكم (n = 10). (ب) مقارنة على المدة بذراع مفتوحة. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق متساوية (و = 0.100، ف = 0.755 > 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t = 3.304، ف = 0.004 < 0.01. مدة ذراع مفتوحة في نموذج الفئران انخفاض مقارنة مع مكافحة الفئران، مما يعني الفئران نموذج قضاء وقت أقل في الذراع مفتوحة. (ج) المقارنة على تردد إدخالات الذراع الوثيق. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق متساوية (و = 0، 141، ف = 0.712 > 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t =-2.466، ف = 0.024 < 0.05. تكرار إدخالات الذراع الوثيق في نموذج الجرذان الزيادات مقارنة مع مكافحة الفئران. (د) مقارنة على المدة في الذراع الوثيق. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق غير متكافئة (و = 4.796، ف = 0.042 < 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t =-2.736، ف = 0.0016 < 0.05. مدة ذراع الوثيق في نموذج الفئران الزيادات مقارنة مع مكافحة الفئران، مما يعني الفئران نموذج قضاء مزيد من الوقت في الذراع الوثيق. ملاحظة: ف < 0.05 (*)؛ ف <0.01 (*)؛ ف < 0.001 (*). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: تحليل للسباحة شاملة test. يتم عرض البيانات كمتوسط ± IQR (n = 10)، ويقال أنها ف < 0.05 (*)، ف < 0.01 (*)، ف < 0.001 (*). تحددها أهمية يو مان-ويتني الاختبار, z =-3.326, p = 0.001. وقت السباحة الفئران النموذجي (n = 10) هو أقصر كثيرا من الفئران التحكم (n = 10).
رقم 6: تحليل محتوى العصبي المركزي- (أ) مقارنة في المحتوى دا. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق متساوية (و = 0.088، ف = 0.771 > 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t = 3.717، ف = 0.002 < 0.01. يقلل محتوى دا في كلا هيبوثالاموسيس في نموذج الفئران (n = 10)، مقارنة مع الفئران التحكم (n = 10). (ب) مقارنة في المحتوى 5-HT. وترد البيانات يعني ± ووزارة شؤون المرأة (n = 10). مع الفرق غير متكافئة (و = 5.282، ف = 0.034 < 0.05)، أهمية يحدده اختبار t, t =-2.997، ف = 0.012 < 0.05. 5-HT المحتوى في كلا هيبوثالاموسيس النقصان في نموذج الفئران، مقارنة مع الفئران التحكم. (ج) نسبة المقارنة. يتم عرض البيانات كمتوسط ± IQR (n = 10). تحددها أهمية يو مان-ويتني الاختبار, z =-3.175, p = 0.001. نسبة دا إلى 5-HT يقلل بشكل ملحوظ في الفئران النموذجي، بالمقارنة مع الفئران التحكم. ملاحظة: ف < 0.05 (*)؛ ف <0.01 (*)؛ ف < 0.001 (*).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ممبم هي مصممة أصلاً للنوم الحرمان9. الفئران هي المطلقة في خزان لمياه مع المنصات الثابتة في الجزء السفلي. بدافع الخوف الغريزي من المياه، الفئران يظل قائما على المنصات والنوم لا يحدث. وتبين الدراسة أن ساعات مختلفة من الحرمان من النوم يؤدي إلى مختلف التغيرات في سلوك الفئران والمزاج، بما في ذلك الاعتراف بضعف10،11من المشاعر السلبية، والتعب المركزي. إثبات بعض الباحثين أن الحرمان من النوم المزمن مع أسلوب منصة واحدة (SPM) يمكن أن يستحث التعب المركزي، مع الاعتراف بالعجز والاجتماعية اضطرابات12. وتبين البحوث الأخرى أن الحرمان متقطعة في أيام متتالية يمكن أن يسبب اضطرابات عاطفية والتعب المركزي، والتي يمكن التعامل معها الاندورفين13. دراستنا السابقة تثبت أنه بالمقارنة مع أيام 5 و 14 يوما و 21 يوما الحرمان يدفع التعب أكثر مركزية بدلاً من المشاعر المتصلة بالإجهاد واضطرابات14. قد تتسبب عوامل كثيرة من ممبم التعب المركزي، بما في ذلك الساعات الطويلة الدائمة، ومساحة ضيقة المأوى، والبيئة مملة ومتكررة، فضلا عن الافتقار إلى النوم. قد إقران العلاقة الأساسية بين الحرمان من النوم والتعب المركزي مع المحور (HPA) طائي-الغدة النخامية-الغدة الكظرية في مستويات مختلفة، وبين التي مونوأمين التغيرات العصبية قد تلعب دوراً رئيسيا.
في هذا البروتوكول، تطوير نموذج تعب مركزي باستخدام ممبم، وتقييم ذلك مع الاختبارات السلوكية والكشف العصبي. أولاً، نحن خلق دورة ضوء/الظلام ح 12/12 ساعة (06:00-18:00) في مختبر لتقليد إيقاع ويستار، وقت النوم المتوسط الذي ح 12.6، حوالي 2.4-4.2 ح ليلا، وحاء 8.2-9.6 في النهار15circadian الطبيعية. ثم توضع الفئران نموذج في مربع "منصة متعددة" للوقوف على ح 14 (18:00-08:00) يوميا لمدة 21 يوما على التوالي، مع مجموعة مراقبة للتباين. في نهاية التجربة، تظهر الفئران في المجموعة النموذجية مظهر تعب واضحة، بما في ذلك الشعر مملة وذيل باهتة اللون وعيون قاتمة وانخفاض النشاط في القفص.
إظهار نتائج الاختبارات السلوكية التغيرات في الجوانب المادية والعاطفية على حد سواء. OFT يستخدم على نطاق واسع في تقييم نموذج القوارض لتقييم سلوك الاستكشاف والنشاط التطوعي16. قوارض غريزة ثيجموتاكسيس، وهو مجرد أنها توضع في حقل مفتوح، فإنها تميل إلى الانتقال بسرعة إلى خارج الحلبة قرب الجدار. في الوقت نفسه، أنها غريبة عن البيئة الجديدة وهي حريصة على استكشاف المنطقة الوسطى بتربية الرأسية والأفقية حركات. ويعكس الصراع الدوافع هما المزاج القلق17. وتقترح نتيجة لمكتب التجارة المشروعة قد انخفض النشاط التطوعي في نموذج الفئران استناداً على سرعة انخفاض متوسط. بالإضافة إلى ذلك، التكرار لتربية في نموذج الفئران إلى حد كبير انخفاض مقارنة بالفئران التحكم، التي قد تنطوي على العاطفة القلق. وعلاوة على ذلك، نموذج الفئران تميل إلى قضاء مزيد من الوقت قبل الدخول إلى الخارج الحلبة مع أي تفضيل واضح في الاستكشاف، مما يشير إلى اضطراب الإدراك المكاني في نموذج الفئران. اختبار EPM اختبار كلاسيكية لتقييم القلق. الفئران مع القلق تميل إلى البقاء في الذراع الوثيق لسلامة بدلاً من استكشاف ذراع فتح18. يظهر النتيجة بالمقارنة مع الفئران التحكم، نموذج الفئران قضاء مزيد من الوقت في الأسلحة وثيق وأقل وقت بأذرع مفتوحة، وهذا يوازي تواتر مدخل من الأسلحة المختلفة، ويتحقق عموما المزاج القلق في نموذج الفئران. في اختبار دإط، مدة السباحة الفئران النموذجي أقصر بكثير من الفئران السيطرة، مما يوحي بأداء ضعف العضلات الناجم عن التعب. وفي الختام، القلق، ضعف الإدراك والعضلات سوء الأداء والنشاط التطوعي محدود تظهر في نموذج الفئران، كل التعب المركزي التي تشير إلى.
أما بالنسبة للجهاز العصبي المركزي، تشير كافة التغييرات في العصبية المركزية وسط التعب. أننا نجد انخفاضا كبيرا في محتوى دا وزيادة في 5-HT من تحت المهاد. 5-HT الناقل عصبي مونوأمين توليفها من الأحماض الأمينية التربتوفان (الحزب). زيادة النشاط المكثف جيل 5-HT بالإفراج عن مزيد من الحزب الحر في الدم؛ وفي المقابل، يقيد المتراكمة 5-HT السيطرة المركزية للنظام وكو والحركية، مما يؤدي إلى ضعف العضلات بورفورمانسي19. دا هو ناقل عصبي منفعل، مما يزيد في بداية نشاط وكو-موتور ويسقط بمظهر التعب20. دا و 5-HT ترتبط وتتفاعل كنظام إثارة-تثبيط تلك الآثار السيطرة المركزية ل النظام وكو-موتور21. وهكذا، أن الانخفاض في نسبة دا إلى 5-HT مؤشرا هاما من التعب المركزي.
وهناك بعض الملاحظات في البروتوكول التي تعتبر بالغة الأهمية لتحقيق النجاح. أولاً، يتم اختبار نموذج مدة وشروط مع ذكور جرذان ويستار. تختلف مدة النوم وتفضيل درجة الحرارة بين السلالات والأجناس14. ثانيا، ينبغي أن تعيش في مجموعات، مع أكثر من 6 الفئران في قفص، الفئران والمقدمة كافية من الغذاء والماء خلال هذه التجربة. خلال الأسبوعين الأولين من النمذجة، الفئران غضب جداً وقد محاربة كل من الخزان والأقفاص. الحفاظ على مراقبة لهم ومنع الفئران المصابين من الموت. أيضا، تذكر أن الشعر الفئران الجاف بعد إزالتها من الدبابات، لا سيما في فصل الشتاء لتجنب الظروف الباردة.
على الرغم من أن تم تصميم النموذج للتعب المركزي، أنه من الممكن لإضافة عوامل معقدة توسيع نطاق استخدامه. على سبيل المثال، نحن تثبيت المحركات الاهتزازات والينابيع إلى منصة لتقليد الأمواج في البحر وتغيير نمط الحرمان في محاولة لوضع نموذج تعب ملاحة. بضبط المدة النموذجية، يمكن استخدامه في العديد من المجالات الأخرى. كدراسة نموذج حيوان، قد البحث عن الحد. أولاً، لا يوجد أي دليل في صحة التنبؤية للنموذج. في دراسة في مستقبل، علينا تنفيذ العلاج المضادة التعب على الفئران وتقييم انتعاشها لإثبات صحة هذا النموذج. وإلى جانب ذلك، التقييم الحالي للنموذج يركز أكثر على المشاعر السلبية وتغيرات الجهاز العصبي المركزي؛ ومع ذلك، يظهر التعب المركزي أيضا كصعوبة في التعلم وتجنب الاجتماعية12. الاختبارات السلوكية مثل المتاهة المائية موريس، ويمكن إجراء اختبار التفاعل الاجتماعي في المستقبل الحصول على فهم أكثر شمولاً لهذا المرض. نأمل أن يكون النموذج التعب المركزي الذي أدخل هنا قد تساعد في استكشاف الآلية المرضية من التعب المركزي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
أيد هذا العمل مؤسسة العلوم الطبيعية ببكين (No.7162124)، ومؤسسة شين-ao لجامعة بكين "الطب الصيني".
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| multiple platform sleep deprivation water tank | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | 110cm x 60cm x 40cm. There are 15 plastic small platforms at the bottom. The small platform is 6.5cm in diameter and 8cm high | |
| Wistar rats | Beijing Weitong Lihua Experimental Animal Technology Company | license number SYXK (Beijing) 2016-0011 | Use 32 Wistar healthy male rats ,8 week old (200-210 g) |
| Agilent 1100LC high performance liquid chromatograph | Agilent | G1379A, G1311A, G1313A , G1316A | G1379A, G1311A type chromatographic pump, G1313A automatic sampler, G1316A column temperature box |
| DECADE II SDC electrochemical detector | Dutch ANTEC company | glassy carbon electrode, Ag/AgCl reference electrode, workstations (Clarity CHS) | |
| Biofuge Stratos high-speed refrigeration centrifuge | HERAEUS | ||
| VCX130 ultrasonic fracturing instrument | SONICS | ||
| ACS-ZEAS electronic scale | Phos technology development, Beijing. | The weight of the weighing rats can be accurate to 0.1g. | |
| Open Field Box | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | wooden box of open field 100 cm by 100 cm x 40 cm, inside wall and bottom as the gray.The bottom is divided into 25 equal area squares, each of which is 20cm x 20cm, and the 16 grids along the outer wall are the external ones, and the other 9 grids are central.The camera is mounted above the median. | |
| Elevated Plus-maze | Beijing zhongshi dechuang technology development co. LTD. | The open arms and close arms of the cross are composed of 30cm x 5cm x 15cm, and the central area is 5cm x 5cm, with a camera mounted above the center and 45cm high. | |
| rat swimming bucket. | Zhenhua biological instrument equipment co., LTD. Anhui,China. | The volume of plastic drum is 70cm x 30cm x 110cm, which is used for swimming in rats. | |
| Thermometer | Shiya instrument co., LTD., changzhou,China. | Control water temperature | |
| Small water pump | Xincheng technology co., LTD., chengdu,China. | Used for water tank and swimming behavior. | |
| Ethovition3.0 behavioral software. | Nuldus,Netherlands | Measurement analysis of rat behavior videos. |
References
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. Neuroscience. 261, 60-67 (2014).
- Dalsgaard, M. K., Secher, N. H. The Brain at Work: A Cerebral Metabolic Manifestation of Central Fatigue? Journal of Neuroscience Research. 85 (15), 3334-3339 (2007).
- Chaudhuri, A., Behan, P. O. Fatigue in neurological disorders. The Lancet. 363, 978-988 (2004).
- Baston, G. Exercise-induced central fatigue: a review of the literature with implications for dance science research. Journal of Dance Medicine & Science. 17 (2), 53-62 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Tryptophan and Kynurenic Acid May Produce an Amplified Effect in Central Fatigue Induced by Chronic Sleep Disorder. International Journal of Tryptophan Research. 7, 9-14 (2014).
- Lee, S. W., et al. The impact of duration of one bout treadmill exercise on cell proliferation and central fatigue in rats. Journal of Exercise Rehabilitation. 9 (5), 463-469 (2013).
- Su, kY., et al. Rutin, a flavonoid and principal component of saussurea involucrata, attenuates physical fatigue in a forced swimming mouse model. International Journal of Medical Sciences. 11 (5), 528-537 (2014).
- Hashemi, F., Laufer, R., Szegi, P., Csomor, V., Kal ász, H., Tekes, K. HPLC determination of brain biogenic amines following treatment with bispyridinium aldoxime K203. Acta Physiologica Hungarica. 101 (1), 40-46 (2014).
- Machado, R. B., Hipo'lide, D. C., Benedito-Silva, A. A., Tufik, S. Sleep deprivation induced by the modified multiple platform technique: quantification of sleep loss and recovery. Brain Research. 1004 (1-2), 45-51 (2004).
- Alzoubi, K. H., Khabour, O. F., Tashtoush, N. H., AI-Azzam, S. I., Mhaidat, N. M. Evaluation of the Effect of Pentoxifylline on Sleep-Deprivation Induced Memory Impairment. Hippocampus. 23 (9), 812-819 (2013).
- Pires, G. N., Tufik, S., Andersen, M. L. Grooming analysis algorithm: Use in the relationship between sleep deprivation and anxiety-like behavior. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 41, 6-10 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Establishment of a rat model of central fatigue induced by chronic sleep disorder and excessive brain tryptophan. Japanese Journal of Cognitive Neuroscience. 15, 67-74 (2013).
- Arai, M., Yamazaki, M., Inoue, K., Fushiki, T. Effects of intracranial injection of transforming growth factor-beta relevant to central fatigue on the waking electroencephalogram of rats Comparison with effects of exercise. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 26 (2), 307-312 (2002).
- Han, C. X., et al. Distinct behavioral and brain changes after different durations of the modified multiple platform method on rats: An animal model of central fatigue. PloS One. 12 (5), e0176850 (2017).
- Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. Individual variation in sleep and motor activity in rats. Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).
- Stanford, S. C. The Open Field Test: reinventing the wheel. Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).
- Ahn, S. H., et al. Basal anxiety during an open field test is correlated with individual differences in contextually conditioned fear in mice. Animal Cells and Systems. 17 (3), 154 (2013).
- Costa, A. A., Morato, S., Roque, A. C., Tin ós, R. A computational model for exploratory activity of rats with different anxiety levels in elevated plus-maze. Journal of Neuroscience Methods. 236, 44-50 (2014).
- Liu, Z., Wu, Y., Liu, T., Li, R., Xie, M. Serotonin regulation in a rat model of exercise-induced chronic fatigue. Neuroscience. 349, 27-34 (2017).
- Foley, T. E., Fleshner, M. Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue. NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).
- Leite, L. H., Rodrigues, A. G., Soares, D. D., Marubayashi, U., Coimbra, C. C. Central fatigue induced by losartan involves brain serotonin and dopamine content. Medicine & Science in Sports & Exercise. 42 (8), 1469-1476 (2010).
