Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

En råtta modell av Central trötthet använder en modifierad metoden med flera plattform

Published: August 14, 2018 doi: 10.3791/57362
Automatic Translation
*1, *1, *1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 3
1School of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, 2Department of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, West China Hospital, Sichuan University, 3Institute of Tibetan Medicine, Tibetan Traditional Medical College
* These authors contributed equally

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att införa en råtta modell av central trötthet med den modifierade metoden med flera plattform (MMPM).

Abstract

I denna artikel, introducerade vi en råtta modell av central trötthet med den modifierade metoden med flera plattform (MMPM). Rutan flera plattformen utformades som en vattentank med smala plattformar på botten. Modellen råttorna sattes in i tanken och stod på plattformar för 14 h (18:00-8:00) per dag för en 21 dagar i följd, med en tom kontrollgrupp för kontrast. I slutet av modellering, råttor i modellgruppen visade ett uppenbart trött utseende. För att bedöma modellen, vi utfört flera beteendemässiga tester, inklusive fältet öppen (OFT), testa högstämt plus labyrint (EPM) test och uttömmande simning (ES) testet. Resultaten visade att ångest, spatial kognition njurfunktion, dålig muskelprestanda och minskade frivilliga verksamhet presenteras i modell råttor bekräfta diagnosen central trötthet. Ändringar av de centrala signalsubstanserna verifierade också resultatet. Sammanfattningsvis, modellen simulerat framgångsrikt central trötthet och framtida studie med modellen kan hjälpa avslöja patologiska mekanismen av sjukdomen.

Introduction

Trötthet är en av de viktigaste faktorer som hotar människors hälsa1. Under de senaste decennierna, har olika undersökningar visat att trötthet är perifert utlöst men centralt-driven och alltid tillsammans med emotionella och kognitiva störningar. Italiensk fysiolog A. Mosso först föreslog ordet Central trötthet2. Det definieras generellt som begränsade frivilligverksamhet och kognition nedskrivningar på grund av dysfunktion av impuls överföring i det centrala nervsystem (CNS)3. Centrala trötthet jämfört med perifer muskeltrötthet, och betonar förändringar i CNS, samt de därav följande emotionella/beteende störningar, inklusive depression, ångest, kognition njurfunktion och minnesförlust. En studie visar att många faktorer kan inducera centrala trötthet, bland vilka överdriven fysisk aktivitet och mental stress är helt oumbärlig4. När det gäller patogenes förklara teorier som tryptofan-kynurenine väg hypotes5 förändringar i vissa utbildningsvägar. mer ingående studier krävs dock fortfarande att avslöja de central-perifera korrelationerna av central trötthet.

Eftersom den underliggande mekanismen vid central trötthet är fortfarande oklart, är en effektiv djurmodell ganska viktigt för vidare forskning. De befintliga trötthet modellerna induceras mestadels av överdriven träning, som löpband6 och vikt-loaded simning7, med lite oro på mentala faktorer. För att bättre simulera utvecklingen av centrala trötthet, utvecklat vår grupp en råtta modell med MMPM. Under processen modellering förblir råttor stående på den smala plattformar i rutan flera plattform för långa timmar inklusive del av sömntiden. Skiljer sig från överdriven träning modeller, MMPM modellen använder partiell sömnbrist som en psykisk faktor med tanke på komplexa patogenesen av central trötthet.

För modell utvärdering använder vi OFT och EPM proven för att bestämma ångest humör och frivillig verksamhet. ES testet utförs för att mäta perifer muskel. Dessutom, vi tar råttans hjärna och upptäcka dopamin (DA) / serotonin (5-HT) innehållet i båda hypothalamuses att observera central neurotransmittor skillnaderna.

Det protokoll som presenteras nedan är utformad för att modellen central trötthet orsakas av upprepad fysisk aktivitet och brist på sömn, härma ett vanligt tillstånd i människors liv. Dock genom att justera modellen varaktighet, kan det användas inom många andra områden, som i sömnstudier observation och stress. I framtida forskning, vi hoppas att denna modell kommer att hjälpa Upptäck mer CNS förändringar och deras samband med perifera systemet, att avslöja patogenesen mekanismen av central trötthet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla djur upprätthölls i enlighet med riktlinjerna i kinesisk lagstiftning om etiska användning och skötsel av försöksdjur.

1. före modellering förberedelse

  1. Laboratoriet förberedelse
    1. Kör UV-lampa för minst 30 min innan experimentet.
    2. Styra lab temperaturen på 25 ± 3 ° C och relativ fuktighet runt 30%.
    3. Slå på labbet ljus på 6:00 och stänger av klockan 18:00 att upprätta en cykel med 12 h/12 h i ljus och mörker.
  2. Flera plattform boxkonstruktion
    1. Konstruera en ogenomskinlig plast tank utan en cover av 110 × 60 × 40 cm3.
    2. Fixa femton cirkulär plattformar (h = 8 cm, d = 6,5 cm) på botten av tanken, distribuera som ordnade i tre rader och fem kolumner. Lämna tillräckligt med utrymme mellan varje plattform, ungefär 10 cm mellan kolumnerna och 13 cm mellan raderna.
    3. Ställ in en Vattenutlopp på den laterala sidan av tanken och installerar en kran.
    4. Göra en järn-nät täcker för tanken med en mat låda hängande på den.
  3. Gruppering och bostäder råttor
    Obs: Wistar hanråttor 8 veckor gammal, väger cirka 200-210 g, används i experimentet. Råttorna lever i grupper under processen modellering.
    1. Antal råttornas svans rötter med en tuschpenna.
    2. Väga råttorna, utesluta den extremt lätta eller tunga dem och dela upp resten slumpmässigt i grupperna modell och kontroll.
    3. Placera råttorna försiktigt i rena burarna och låta dem acklimatisera till labbet för minst 3 dagar. Ge tillräckligt med vatten och livsmedel.

2. modellering med MMPM

Obs: Processen startar kl 18:00 och slutar 8:00 nästa dag, för totalt 14 h per dag, under 21 dagar. För att undvika störningar faktorer, är samma person skyldig att genomföra hela experimentet, iklädd den samma labbrock. 10 Wistar råttor används i experimentet.

  1. Placera behållaren på en plan yta, t.ex., golvet. Sedan fylla tanken med ungefär 7 cm av varmt (25 ± 3 ° C) vatten, ca 1 cm nedanför plattformen platta.
  2. Förbereda tillräckligt med mat och dryck för alla råttor i tanken för 1 dag. Sätta foder och vatten i rutan mat och hänga den på omslaget.
    Obs: Vissa smarta råttor lär dig att vila på rutan mat. I så fall köra dem tillbaka in i tanken.
  3. Ta modell gruppen råttorna ur buren, fånga dem i svansen och placera dem försiktigt i tanken. Starta alla råttor i vattnet istället för plattformarna att motivera sin rädsla för vatten. Se till att varje råtta får en plattform att stå på, medan råttor av kontrollgruppen bo i sina ursprungliga burar med tillräcklig mat och vatten.
  4. Täcka tanken. Övervaka råttorna för att undvika oavsiktlig skada. Om en råtta stannar i vatten för mer än 1 h utan klättrar upp på plattformen, plocka ur tanken och ta bort den från testet.
  5. Efter 14 h, ta modell råttorna ur tanken och torka håret med en torktumlare. Markera nytt råttornas svansar om det bleknar. Återgå råttorna till sina ursprungliga burar och förse dem med tillräcklig mat och vatten.
  6. Spola alla hörn av tanken. Lyfta upp ena sidan av tanken och öppna kranen för att utflödeskapacitet avlopp.
  7. Sterilisera tanken med en 75% etanol spray och Utsätt det för UV-ljus.

3. modellen bedömning: Behavioral Test

Obs: Alla tester utförs i behavioral labbet. Buller och extra ljus tillåts inte under provningen för att undvika störningar. Använd om möjligt samma person(er) för att genomföra varje test. En mörk päls och handskar krävs för gråskalan erkännande i bildbehandling. Utföra OFT först som den har den minsta effekten på råtta beteende.

  1. OFT
    1. Kolla brännaren över rutan Öppna fältet för att se till att den är korrekt ansluten till arbetsstationen och täcker varje hörn av rutan. Justera belysningen för att eliminera skuggor i rutan.
    2. Flytta råttorna in i behavioral labbet i sina ursprungliga burar. Låta dem acklimatisera för minst 1 h före provningen.
    3. Rengör och desinficera rutan med 75% etanol att säkerställa att det finns ingen avföring eller lukt kvar från tidigare experiment.
    4. Ta bort en råtta från buren genom ryggen och placera den försiktigt i den centrala delen av rutan. Snabbt retreat vapen från rutan så att inte blockera skottet.
    5. Mata in råttans nummer och starta inspelningen. Räkna och anteckna frekvensen av råttans vertikala aktiviteter, inklusive uppfödning och klättring.
    6. Efter 5 min, stoppa inspelningen, tar råttan ur lådan och returnera den till buren.
    7. Upprepa steg 3.1.3 - 3.1.6 förrän alla råttor är klar med testet.
  2. EPM
    1. Utföra före check och acklimatisering steg när det gäller OFT (steg 3.1.1 - 3.1.2).
    2. Ta bort en råtta från buren genom ryggen och placera den försiktigt på den korsning del två grenar. Landa på råtta mot vänster öppen arm och lämna snabbt så att inte blockera skottet.
    3. Mata in råttans nummer och starta inspelningen. Räkna och anteckna frekvensen av olika arm entréer. Om råttan sjunker labyrinten i testet, plocka upp det och skicka tillbaka den till labyrinten. Registrera detaljerad information för dataanalys.
    4. Efter 5 min, stoppa inspelning, ta råttan ut och returnera den till buren.
    5. Ta bort avföringen och torka labyrint med 75% etanol att eliminera tidigare råttans lukt.
    6. Upprepa steg 3.2.2 - 3.2.5 förrän alla råttor är klar med testet.
  3. ES test
    1. Fyll på vattenbehållaren med simning (70 × 30 × 110 cm-3) med 80 cm varm (25 ± 3 ° C) vatten.
      Obs: Om det finns en termostat i tanken, vattentemperaturen sättas omkring 37 ° C, som liknar råttans kroppstemperatur. Om inte, Ställ in den till rumstemperatur för att hålla den konstant.
    2. Gör en belastning för varje råtta med pin klasar och knyta den försiktigt på dess svans rot. Lasten väger 10% av råttans vikt.
    3. Greppa en råtta i svansen och kasta det in i simning tanken. Om råttorna krypa eller hålla fast vid väggen, skiljer dem och köra dem tillbaka till vatten.
    4. Starta tidtagningen för tillfället när råttan läggas in vatten och stoppa timing när det är slut som demonstreras som felet kämpa ur vattnet med munnen och näsan under vattnet för mer än 10 s.
      Obs: Ibland, utmattning och drunkning uppstå plötsligt. Vara säker på att ha tillräckligt praktiker till protokollföra och rädda djuret samtidigt.
    5. Ta bort utmattad råttorna ur vattnet utan att störa andra. Torka håret, åter markera deras nummer och skicka dem tillbaka till buren.
    6. Byta vatten i tanken när en grupp är klar. Efter alla råttor är klar, Töm simning tanken, och rengöra och sterilisera den med etanol och UV-ljus.

4. modell bedömning: Central neurotransmittor upptäckt

  1. Söva råtta med intra peritoneal injektion av 10% chloral hydrat (3 mL/kg) tills det är medvetslös.
  2. Halshugga råtta.
  3. Gör ett längsgående snitt längs efter-medial, öppna kraniet till båda sidor, och exponera hjärnan. Vänd på kraniet, ta bort hjärnan och sätter hjärnan på en is påse.
  4. Separata och ta bort hypotalamus, som är den diamantformade området i den centrala delen av basen av hjärnan som har en tydlig gräns med omgivande vävnader. Placera den i ett sterilt rör och frysa den med flytande kväve. Lagra alla prover i kylskåp-80 ° C.
  5. Upptäcka innehållet i DA och 5-HT i hypotalamus använder högpresterande vätskekromatografi (HPLC)8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi beskriver en råtta modell av central trötthet med MMPM. 24 Wistar råttor är slumpmässigt indelade i kontrollgruppen och modellgruppen med 12 råttor i varje grupp. Modellen apparaten är utformad som en vattentank med smala plattformar nedtill (figur 1). Modell råttor stå på plattformar för 14 h per dag, inklusive partiell sömntid, i 21 dagar (figur 2).

Beteendemässiga tester utförs efter modellering för att bedöma de känslomässiga och fysiska förändringarna i råttor. OFT resultatet (figur 3) visar att jämfört med kontrollgruppen (n = 10), det finns en betydande minskning i både uppfödning rörelse och genomsnittlig hastighet av frivilligverksamhet (p < 0,05, p < 0,01) modell råttor (n = 10), och en uppenbara ökningen av fördröjning av ut ring entré (p < 0,01). EPM testet (figur 4) visar att 21 dagar av modellering minskade både frekvens öppen arm poster och varaktighet i öppen arm betydligt jämfört med kontrollgruppen (n = 10) (p < 0,05, p < 0,01), medan det var en ökning av både frekvensen av nära arm poster och varaktighet i nära armen (p < 0,05). Resultatet av testet ES (figur 5) visar att simning varaktighet i modellgruppen (n = 10) är betydligt kortare än kontrollgruppen (n = 10) (p < 0,001).

Nästa, vi upptäcker DA och 5-HT innehållet i båda hypothalamuses att observera central neurotransmittor skillnaderna. Resultat (figur 6) visar att DA i hypotalamus och da i förhållande till 5-HT minskar betydligt i modellgruppen (n = 10) jämfört med kontrollgruppen (n = 10) (p < 0,05, p < 0,01), medan 5-HT innehållet ökar signifikant (p < 0,05).

Figure 1
Figur 1: Schematisk av rutan flera plattform. (A) Front Visa. (B) ovanifrån. Det är en coverless plast tank (110 × 60 × 40 cm3) med femton akryl plattformar fast på botten och en kran på den laterala sidan rutan flera plattform. Varje plattform består av en pelare och en cirkulär platta (d = 6,5 cm) plattform större än pelaren toppen. Plattformar (h = 8 cm) distribuera i tre rader och fem kolumner. De angränsande plattformarna är 10 cm mellanrum i kolumner och 13 cm i rader. Tanken rymmer högst 15 råttor. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: ett foto av modellering. Den råtta står på plattformen var den 15: e dagen i modellering. Dess torrt hår och dim ögon tyder på ett uppenbart trötthet tillstånd.

Figure 3
Figur 3: analys av OFT. (A) jämförelse av frekvensen av vertikala aktiviteter. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med olika varians (F = 9.877, p = 0,006 < 0,05), betydelse bestämdes av oberoende-sampel t-test, t = 2.226, p = 0,049 < 0,05. Frekvensen av vertikala aktiviteten (uppfödning) minskar i modell råttor (n = 10) jämfört med kontroll råttor (n = 10). (B) en jämförelse på den genomsnittliga hastigheten av frivillig verksamhet. Data presenteras som median ± IQR (n = 10). Betydelse bestämdes av Mann-Whitney U test, z =-2.685, p = 0,007 < 0,01. Den genomsnittliga hastigheten frivillig verksamhet i modell råttor minskar jämfört med kontroll råttor. (C) jämförelse på fördröjning av out ringer entré. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med olika varians (F = 5.748, p = 0,028 < 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t =-3.724, p = 0,03 < 0,01. Fördröjning av out ringer entré ökar modell råttor, vilket innebär att de tillbringar mer tid innan ut ringen jämfört med kontroll råttor. Obs: p< 0,05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*).

Figure 4
Figur 4: analys av EPM test. (A) jämförelse på frekvens av öppen arm poster. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med lika varians (F = 0,982, p = 0.348 > 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t = 2.710, p = 0,014 < 0,05. Frekvensen av öppen arm poster i modell råttor (n = 10) minskar jämfört med kontroll råttor (n = 10). (B) jämförelse på varaktighet i öppen arm. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med lika varians (F = 0,100, p = 0.755 > 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t = 3.304, p = 0,004 < 0,01. Öppen arm varaktighet i modell råttor minskar jämfört med kontroll råttor, vilket innebär att modellen råttorna mindre tid i öppna armen. (C) jämförelse på frekvens av nära arm poster. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med lika varians (F = 0.141, p = 0.712 > 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t =-2.466, p = 0,024 < 0,05. Frekvensen av nära arm posterna i modell råttor ökar jämfört med kontroll råttor. (D) jämförelsen på varaktighet i nära arm. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med olika varians (F = 4.796, p = 0,042 < 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t =-2.736, p = 0.0016 < 0,05. Nära arm varaktighet i modell råttor ökar jämfört med kontroll råttor, vilket innebär att modellen råttorna spendera mer tid i nära armen. Obs: p < 0,05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5: analys av uttömmande simning test. Data presenteras som median ± IQR (n = 10), och redovisas som p < 0,05 (*), p < 0,01 (*), p < 0,001 (*). Betydelse bestämdes av Mann-Whitney U test, z =-3.326, p = 0,001. Den simning tid modell råttor (n = 10) är betydligt kortare än kontroll råttor (n = 10).

Figure 6
Figur 6: central neurotransmittor Innehållsanalysen. (A) jämförelse på DA innehåll. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med lika varians (F = 0,088, p = 0.771 > 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t = 3,717, p = 0,002 < 0,01. DA innehållet i båda hypothalamuses minskar modell råttor (n = 10), jämfört med kontroll råttor (n = 10). (B) jämförelse på 5-HT innehåll. Data presenteras som menar ± SEM (n = 10). Med olika varians (F = 5.282, p = 0,034 < 0,05), betydelse bestämdes av t-test, t =-2.997, p = 0,012 < 0,05. 5-HT innehållet i båda hypothalamuses minskar modell råttor, jämfört med kontroll råttor. (C) baserat på jämförelse. Data presenteras som median ± IQR (n = 10). Betydelse bestämdes av Mann-Whitney U test, z =-3.175, p = 0,001. Förhållandet mellan DA till 5-HT minskar avsevärt i modell råttor, jämfört med kontroll råttor. Obs: p < 0,05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MMPM är ursprungligen utformad för sleep deprivation9. Råttor lanseras i en vattentank med plattformar fast på botten. Driven av den instinktiva rädslan för vatten, råttor förblir stående på plattformar och ingen sömn uppstår. Studien visar att olika timmar av sömnbrist leder till olika förändringar i råtta beteende och humör, inklusive erkännande nedskrivningar10, negativa känslor11och central trötthet. Vissa forskare bevisa att kronisk sömnbrist med metoden enda plattform (SPM) kan inducera centrala trötthet, med erkännande njurfunktion och sociala störningar12. Annan forskning visar att intermittent frihetsberövande på varandra följande dagar kan orsaka känslomässiga störningar och centrala trötthet, som kan behandlas med endorfiner13. Vår tidigare studie visar att jämfört med 5 dagar och 14 dagar, 21 dagar deprivation inducerar mer central trötthet i stället för stress-relaterade känslor sjukdomar14. Många faktorer av MMPM kan orsaka central trötthet, inklusive de långa timmarna av stående, smala shelter utrymme, långtråkig och upprepade miljö, samt brist på sömn. Underliggande sambandet mellan sömnbrist och central trötthet kan associera med hypotalamus-hypofys-binjure (HPA)-axeln i olika nivåer, bland vilka Mao signalsubstanser förändringar kan spela en nyckelroll.

I detta protokoll, vi utvecklar en central trötthet modell med MMPM och bedöma det med beteendemässiga tester och signalsubstansen upptäckt. Först skapar vi en 12 h/12 h ljus/mörk cykel (6:00-18:00) i labbet för att imitera den naturliga dygnsrytmen Wistar råttans, vars genomsnittliga sömntid är 12,6 h, ungefär 2,4 - 4.2 h på natten, och 8,2-9,6 h dagtid15. Sedan sätts modell råttorna i rutan flera plattform att stå för 14 h (18:00-8:00) per dag i 21 dagar, med en kontrollgrupp som angetts för kontrast. Vid slutet av experimentet visar råttor i modellgruppen en uppenbar trötthet utseende, inklusive glanslöst hår, svag svans färg, dim ögon och minskad aktivitet i buren.

Resultaten av de beteendemässiga testerna visar förändringar i både den fysiska och känslomässiga aspekter. OFT används ofta i gnagare modell bedömning för att utvärdera prospekterings beteende och frivillig verksamhet16. Gnagare har instinkten av thigmotaxis, det vill säga när de sätts i ett öppet fält, de tenderar att snabbt gå in i och ut ringen nära väggen. Samtidigt, de är nyfikna på den nya miljön och är ivriga att utforska de centrala delarna av både uppfödning av vertikala och horisontella rörelser. Konflikten mellan de två motiven speglar den ångest humör17. Resultatet av OFT antyder minskade frivilligverksamhet i modell råttor baserat på sin minskade genomsnittliga hastighet. Dessutom frekvensen av uppfödning i modell råttor betydligt minskar jämfört med kontroll råttor, som kan innebära ångest känslor. Dessutom modellen råttor tenderar att spendera mer tid innan out ring med inga uppenbara preferenser i prospektering, vilket tyder på spatial kognition störning i modell råttor. EPM testet är ett klassiskt test för att bedöma ångest. Råttor med ångest tenderar att bo i nära armen för säkerhet i stället för att utforska den öppna arm18. Resultatet visar att jämfört med kontroll råttor, modell råttorna spendera mer tid i nära armarna och mindre tid i de öppna armarna, och detta paralleller ingången frekvensen av olika vapen, och övergripande kontrollerar ångest humör i modell råttor. I ES test varar simning modell råttorna mycket kortare än kontroll råttor, vilket tyder på dålig muskelprestanda orsakas av trötthet. Sammanfattningsvis, visas ångest, kognition njurfunktion, dålig muskelprestanda och begränsad frivillig aktivitet i modell råttor, alla som anger centrala trötthet.

När det gäller CNS föreslå alla förändringar i de centrala signalsubstanserna central trötthet. Finner vi en signifikant minskning av DA innehåll och en ökning i 5-HT i hypothalamus. 5-HT är en monoamin neurotransmittor syntetiseras från Aminosyran tryptofan (TRP). Intensiv aktivitet ökar 5-HT generation genom att släppa fler gratis TRP i blodet; den ackumulerade 5-HT i gengäld hindrar den centrala kontrollen av loco-motor system, vilket leder till dålig muskel porformance19. DA är en retbara signalsubstans, som ökar i början av loco-motor aktivitet och droppar av uppkomsten av trötthet20. DA och 5-HT korrelera och interagera som magnetisering-hämning system som verkställer den centrala kontrollen av loco-motoriska system21. Således, nedgången i förhållandet mellan DA till 5-HT är en viktig indikator på central trötthet.

Det finns några anteckningar i protokollet som är avgörande för framgång. Först, modellen giltighetstid och är testade med manliga Wistar råttor. Temperatur preferens och sömn varaktighet variera bland stammar och könen14. För det andra råttor bör lever i grupper, med högst 6 råtta i en bur, och förses med tillräcklig mat och vatten under hela försöket. Under de första två veckorna av modellering, råttorna är ganska irriterad och kan bekämpa både i tanken och i burarna. Hålla övervaka dem och förhindra skadade råttorna från döden. Kom också ihåg att torka råttornas hår efter att de tas bort från tanken, särskilt på vintern för att undvika kalla förhållanden.

Om modellen är utformad för central trötthet, är det möjligt att lägga till komplexa faktorer för att förstora dess användning. Till exempel installera vi vibrationsmotorer och fjädrar till plattformen att imitera vågorna i havet och ändra deprivation mönster i försök att upprätta en navigering trötthet modell. Genom att justera modellen varaktighet, kan det användas inom många andra områden. Som en djurmodell studie har forskningen sin begränsning. Första finns det inga bevis i prediktiva giltighet av modellen. I en framtida studie, bör vi utföra Anti-trötthet behandling på råttor och bedöma deras återhämtning för att bevisa modellens giltighet. Förutom, nuvarande bedömning av modellen fokuserar mer på negativa känslor och CNS förändringar; dock yttrar central trötthet också som inlärningssvårigheter och socialt undvikande12. Beteendemässiga tester som Morris Water labyrinten och social interaktion provningen kan utföras i framtiden för att få en mer omfattande förståelse av sjukdomen. Vi hoppas att den centrala trötthet modellen introducerades här kan bidra till att utforska patologiska mekanismen av central trötthet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Detta arbete stöds av naturvetenskap Foundation i Peking (No.7162124) och Xin-ao Foundation för Beijing University i kinesisk medicin.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. Chaudhuri, A., Behan, P. O. Fatigue in neurological disorders. The Lancet. 363, 978-988 (2004).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. Individual variation in sleep and motor activity in rats. Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).
  16. Stanford, S. C. The Open Field Test: reinventing the wheel. Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Foley, T. E., Fleshner, M. Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue. NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).
  21. 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).

Tags

Neurovetenskap fråga 138 modifierade flera plattform metod (MMPM) råtta modell central trötthet beteendemässiga test
En råtta modell av Central trötthet använder en modifierad metoden med flera plattform
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, W., Zhang, W., Dai, N., Han,… More

Zhang, W., Zhang, W., Dai, N., Han, C., Wu, F., Wang, X., Tan, L., Li, J., Li, F., Ren, Q. A Rat Model of Central Fatigue Using a Modified Multiple Platform Method. J. Vis. Exp. (138), e57362, doi:10.3791/57362 (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