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Bioengineering

चूहे की मोटर प्रांतस्था में Microelectrode आरोपण के कारण कार्यात्मक घाटे का आकलन करने के लिए कुतर व्यवहार परीक्षण

Published: August 18, 2018 doi: 10.3791/57829
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2
1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

Summary

हमें पता चला है कि चूहों की मोटर प्रांतस्था में एक microelectrode आरोपण तत्काल और स्थाई मोटर घाटे का कारण बनता है । तरीकों का प्रस्ताव एक microelectrode आरोपण सर्जरी और तीन कुतर व्यवहार कार्यों को ठीक या सकल मोटर आरोपण के कारण समारोह में संभावित परिवर्तन स्पष्ट-मोटर प्रांतस्था के कारण नुकसान की रूपरेखा ।

Abstract

चिकित्सा उपकरणों मस्तिष्क में प्रत्यारोपित जबरदस्त क्षमता पकड़ । एक मस्तिष्क मशीन इंटरफेस (बीएमआई) प्रणाली के भाग के रूप में, intracortical microelectrodes कार्रवाई क्षमता ंयूरॉंस के व्यक्तिगत या छोटे समूहों से रिकॉर्ड करने की क्षमता का प्रदर्शन । ऐसे दर्ज संकेतों को सफलतापूर्वक रोगियों या नियंत्रण के साथ इंटरफेस करने के लिए अनुमति देने के लिए इस्तेमाल किया गया है कंप्यूटर, रोबोट अंगों, और अपने स्वयं के अंगों. हालांकि, पिछले पशु अध्ययन से पता चला है कि मस्तिष्क में एक microelectrode आरोपण न केवल नुकसान आसपास के ऊतकों पर भी कार्यात्मक घाटे में परिणाम कर सकते हैं । यहां, हम व्यवहार परीक्षणों की एक श्रृंखला के लिए एक चूहे की मोटर प्रांतस्था में intracortical microelectrodes के आरोपण निंनलिखित संभावित मोटर विकलांगता यों तो चर्चा । ओपन फील्ड ग्रिड के लिए तरीके, सीढ़ी पार, और पकड़ शक्ति परीक्षण एक microelectrode आरोपण से उत्पंन संभावित जटिलताओं के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करते हैं । व्यवहार परीक्षण के परिणाम समापन बिंदु प्रोटोकॉल के साथ संबंधित हैं, रोग के परिणाम और आसन्न ऊतक पर इस प्रक्रिया के प्रभावों पर अतिरिक्त जानकारी प्रदान.

Introduction

Intracortical microelectrodes मूल रूप से मस्तिष्क के सर्किट को मैप करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, और कार्यात्मक outputs1उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जो मोटर इरादों का पता लगाने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण में विकसित किया है. पाया कार्यात्मक outputs रीढ़ की हड्डी चोटों से पीड़ित व्यक्तियों की पेशकश कर सकते हैं, सेरेब्रल पाल्सी, पेशीशोषी पार्श्व स्केलेरोसिस (ALS), या अन्य आंदोलन-शर्तों सीमित एक कंप्यूटर कर्सर के नियंत्रण2,3 या रोबोट एआरएम4,5,6, या अपने स्वयं के विकलांग अंग7को बहाल समारोह । इसलिए, intracortical microelectrode प्रौद्योगिकी एक होनहार और जल्दी से बढ़ क्षेत्र8के रूप में उभरा है ।

क्षेत्र में देखा सफलता के कारण, नैदानिक अध्ययन में सुधार और बेहतर बीएमआई प्रौद्योगिकी की संभावनाओं को समझने के लिए चल रहे हैं5,9,10. मस्तिष्क में न्यूरॉन्स के साथ संचार की पूरी क्षमता को साकार करके, पुनर्वास अनुप्रयोगों के रूप में माना जाता है असीम8. हालांकि intracortical microelectrode प्रौद्योगिकी के भविष्य के लिए बहुत आशावाद है, यह भी अच्छी तरह से जाना जाता है कि microelectrodes अंततः11असफल हो, संभवतः एक तीव्र neuroinflammatory के कारण आरोपण के बाद प्रतिक्रिया । मस्तिष्क में एक विदेशी सामग्री का आरोपण आसपास के ऊतकों को तत्काल नुकसान में परिणाम और आगे neuroinflammatory प्रतिक्रिया है कि प्रत्यारोपण के गुणों के आधार पर बदलता है की वजह से नुकसान की ओर जाता है12. इसके अलावा, मस्तिष्क में एक प्रत्यारोपण एक microlesion प्रभाव पैदा कर सकता है: ग्लूकोज चयापचय में कमी के कारण होना करने के लिए सोचा तीव्र शोफ और नकसीर की वजह से डिवाइस प्रविष्टि13. इसके अलावा, संकेत गुणवत्ता और समय की लंबाई है कि उपयोगी संकेत दर्ज किया जा सकता है असंगत हैं, पशु मॉडल की परवाह किए बिना11,14,15,16। कई अध्ययनों से neuroinflammation और microelectrode प्रदर्शन17,18,19के बीच कनेक्शन का प्रदर्शन किया है । इसलिए, समुदाय की आम सहमति है कि तंत्रिका ऊतक कि microelectrodes के चारों ओर से घेरे के भड़काऊ प्रतिक्रिया, कम से भाग में, इलेक्ट्रोड विश्वसनीयता समझौता.

कई अध्ययनों से जांच की है स्थानीय सूजन11,20,21,22 या पता लगाया तरीकों के लिए11सम्मिलन की वजह से मस्तिष्क को नुकसान को कम करने के लिए,23, 24,25, समय पर रिकॉर्डिंग प्रदर्शन में सुधार लाने के एक लक्ष्य के साथ14,26. इसके अतिरिक्त, हम हाल ही में दिखाया गया है कि एक iatrogenic चोट चूहों की मोटर प्रांतस्था में एक microelectrode प्रविष्टि की वजह से एक तत्काल और स्थाई ठीक मोटर घाटे27का कारण बनता है । इसलिए, यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल का उद्देश्य शोधकर्ताओं को एक मात्रात्मक विधि के आरोपण और intracortical उपकरणों की लगातार उपस्थिति के बाद मस्तिष्क आघात का एक परिणाम के रूप में संभव मोटर घाटे का आकलन करने के लिए दे रहा है (microelectrodes में इस पांडुलिपि का मामला) । व्यवहार परीक्षण यहां वर्णित दोनों सकल और ठीक मोटर कार्य विकलांगता को चिढ़ाने के लिए डिजाइन किए गए थे, और मस्तिष्क की चोट के कई मॉडलों में इस्तेमाल किया जा सकता है । इन तरीकों को सीधा कर रहे हैं, reproducible, और आसानी से एक कुतर मॉडल में लागू किया जा सकता है । इसके अलावा, यहां प्रस्तुत तरीकों ऊतकवैज्ञानिक परिणामों के लिए मोटर व्यवहार के एक संबंध के लिए अनुमति देते हैं, एक लाभ यह है कि हाल ही में जब तक, लेखक बीएमआई क्षेत्र में प्रकाशित नहीं देखा है । अंत में, इन तरीकों के रूप में ठीक मोटर समारोह28परीक्षण डिजाइन किए गए थे, सकल मोटर समारोह29, और तनाव और चिंता29,30, तरीकों यहां प्रस्तुत भी एक में कार्यांवित किया जा सकता है सिर चोट मॉडल की विविधता जहां शोधकर्ताओं को शासन करना चाहते है (या में) किसी भी मोटर समारोह घाटे ।

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Protocol

सभी प्रक्रियाओं और पशुओं की देखभाल प्रथाओं द्वारा अनुमोदित और लुई स्टोक्स क्लीवलैंड विभाग के दिग्गजों मामलों चिकित्सा केंद्र संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समितियों के अनुसार किया गया ।

नोट: एक नियंत्रण के रूप में एक छुरा चोट मॉडल के उपयोग के बारे में निर्णय पर शोधकर्ताओं को शिक्षित करने के लिए, यह पॉटर एट अल द्वारा किए गए काम की समीक्षा करने की सिफारिश की है । 21. शी.

1. Microelectrode आरोपण शल्य प्रक्रिया

  1. पूर्व शल्य चिकित्सा पशु तैयारी
    1. Anesthetize एक प्रेरण चैंबर में पशु isoflurane का उपयोग कर (2-4%) । जबकि संज्ञाहरण के तहत, लगातार दिल की दर और रक्त ऑक्सीजन सामग्री की निगरानी करने के लिए एक महत्वपूर्ण माप प्रणाली का उपयोग पशु की निगरानी ।
    2. संवेदनाहारी जारी रखने के लिए एक नाक शंकु के लिए पशु ले जाएँ । चमड़े के नीचे (वर्ग) एक cephalosporin एंटीबायोटिक सुई, जैसे cefazolin (25 मिलीग्राम/किग्रा) और एक गैर-स्टेरॉयड विरोधी भड़काऊ, जैसे carprofen (5 मिलीग्राम/संक्रमण को रोकने और दर्द का प्रबंधन करने के लिए, क्रमशः ।
    3. उदारवादी जानवरों की आंखों के लिए नेत्र मरहम लागू करने के लिए उंहें सुखाने से रोकने के ।
    4. छोटे जानवर नाखून कतरनी का उपयोग कर, घाव भरने के दौरान टांके खरोंच से पशु को रोकने के लिए toenails ट्रिम कर दीजिए । यह सुनिश्चित करें कि नाखून भी कम नहीं काटा जाता है, के रूप में इस जानवर के लिए दर्द और रक्तस्राव के लिए नेतृत्व कर सकते हैं ।
    5. एक बिजली के रेजर trimmer का उपयोग आंखों के बीच करने के लिए कान के पीछे से अच्छी तरह से पशु के सिर दाढ़ी ।
    6. bupivacaine के एक वर्ग इंजेक्शन के साथ एक स्थानीय analgesia प्रदान (०.१२५% स्टॉक समाधान से पतला bupivacaine के ०.३ मिलीलीटर) चीरा के क्षेत्र में जानवर के सिर के शीर्ष पर ।
    7. सर्जरी के दौरान बढ़ने से सिर रखने के लिए कान सलाखों का उपयोग, एक stereotaxic फ्रेम पर पशु माउंट । जानवर के आंतरिक तापमान को बनाए रखने के लिए पशु के तहत एक परिसंचारी पानी हीटिंग पैड प्लेस ।
    8. एक बाँझ कपड़ा लागू करें, जैसे, संस्थागत-अनुमोदित बाँझ प्लास्टिक लपेटो, सर्जिकल क्षेत्र को अलग करने के लिए.
    9. एक बारी betadine समाधान और isopropanol सफ़ाई का उपयोग कर सर्जिकल क्षेत्र सफ़ाई.
    10. पशु शल्य चिकित्सा विमान के नीचे है सुनिश्चित करने के लिए संस्थागत प्रोटोकॉल के अनुसार एक पैर की अंगुली चुटकी प्रदर्शन.
  2. आरोपण के लिए पशु तैयार
    1. लगभग 1 में से एक चीरा बनाने के लिए नीचे midline एक No .10 स्केलपेल ब्लेड का उपयोग खोपड़ी को उजागर । कुंद एक कपास इत्तला दे दी applicator का उपयोग कर periosteum हटा दें, और किसी भी एक धुंध पैड का उपयोग कर खून बह रहा बंद करो । आसपास मगरमच्छ क्लिप का उपयोग ऊतक और साफ और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ खोपड़ी निर्जलीकरण वापस लेना ।
    2. बाद में चरणों में दंत सीमेंट संबंध में सुधार करने के लिए उजागर खोपड़ी पर cyanoacrylate आधारित ऊतक चिपकने की कुछ बूंदें रखें ।
    3. चुना गोलार्द्ध में, forepaw आंदोलन करने के लिए इसी मोटर प्रांतस्था के क्षेत्र को चिह्नित लगभग 3 मिमी midline करने के लिए पार्श्व और 2 मिमी पूर्वकाल हड्डी में एक निक बनाने के द्वारा bregma.
    4. एक १.७५-mm गोल टिप चिकित्सकीय ड्रिल का उपयोग कर खोपड़ी के एक हिस्से को निकालें, विशेष विचार लेने के लिए भी जल्दी या बहुत गहराई से ड्रिल नहीं है, और stereotaxic फ्रेम पर एक हाथ का समर्थन । ड्रिल31overheating से बचने के लिए पड़े खोपड़ी के लिए लागू किया जाना चाहिए ।
    5. एक पतले हुक का उपयोग कर बाडी को प्रतिबिंबित ४५ ° बाडी विध.
    6. एक कपास इत्तला दे दी applicator और खारा का उपयोग कर किसी भी खून बह रहा साफ, मस्तिष्क की सतह को सीधे स्पर्श नहीं करने के लिए देखभाल ।
  3. microelectrode की मोटर प्रांतस्था में प्रवेश
    1. ध्यान से stereotaxic फ्रेम पर यूनिवर्सल धारक में निष्फल microelectrode माउंट, सावधानी लेने के लिए इलेक्ट्रोड की टांग टक्कर नहीं है । सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोड के headstage इंटरफेस कनेक्टर मजबूती से धारक द्वारा आयोजित किया जाता है.
      नोट: यहां, एक गैर कार्यात्मक मिशिगन शैली सिलिकॉन टांग इलेक्ट्रोड 2 मिमी x १२३ µm x 15 µm का इस्तेमाल किया गया था, और पिंडली ठीक संदंश का उपयोग कर डाला गया था ।
    2. stereotaxic फ्रेम पर micromanipulators का प्रयोग, ध्यान से खुले craniotomy पर इलेक्ट्रोड की नोक की स्थिति.
    3. धीरे एक माप गाइड के रूप में micromanipulators का उपयोग मस्तिष्क में इलेक्ट्रोड लगभग 2 मिमी कम (इलेक्ट्रोड के चयन पर निर्भर करता है, नियंत्रित दरों पर एक स्वचालित प्रविष्टि की आवश्यकता हो सकती है.) जब भी संभव हो किसी भी दृश्यमान vasculature से बचने के लिए सावधानी बरतें । एक बार इलेक्ट्रोड जगह में है, ध्यान से सार्वभौमिक धारक से कनेक्टर जारी है और संमिलन हाथ वापस लेना ।
    4. ध्यान से एक कपास इत्तला दे दी applicator और खारा का उपयोग कर इलेक्ट्रोड के आसपास से किसी भी खून बह रहा साफ ।
    5. प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड के आसपास craniotomy बंद सील एक सिलिकॉन elastomer का उपयोग कर ।
    6. खोपड़ी को दंत सीमेंट का उपयोग कर इलेक्ट्रोड को ठीक करें ।
    7. एक बार सीमेंट पूरी तरह से सूख गया है, के सामने और सीमेंट headcap के पीछे पर एक साथ चीरा के किनारों लाने और उंहें बंद टांका ।
  4. पोस्ट-ऑपरेटिव केयर
    1. पशु एक परिचालित पानी हीटिंग पैड पर ठीक करने के लिए अपनी महत्वपूर्ण संकेत की निगरानी जारी रखते हुए अनुमति देते हैं । लैंप से तापमान अधिक नियंत्रण और जानवरों से ज़्यादा गरम कर सकते है मुश्किल है के रूप में गर्मी लैंप का उपयोग से बचें ।
    2. एक बार जानवर पूरी तरह जाग गया है, भोजन और पानी के लिए आसान पहुँच के साथ एक साफ पिंजरे में पशु ले जाएँ ।
    3. ऑपरेटिव दिन 1-3 के दौरान, पशुओं के साथ वर्ग cephalosporin एंटीबायोटिक (25 मिलीग्राम/किग्रा) और एक गैर-स्टेरॉयड विरोधी भड़काऊ (5 मिलीग्राम/संक्रमण को रोकने और उनके दर्द का प्रबंधन करने के लिए प्रदान करते हैं ।
    4. दर्द या बेचैनी, खून बह रहा है, वजन बदलने के लिए, या टांका मुद्दों के माध्यम से कम के बाद ऑपरेटिव दिवस 5 के संकेत के लिए दैनिक जानवरों की निगरानी ।

2. व्यवहार परीक्षण

  1. सभी व्यवहार के परीक्षण के लिए, परीक्षण प्रति सप्ताह में 2x जानवरों की जांच करने के लिए इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपण सर्जरी से पहले उनके पूर्व सर्जरी आधारभूत स्कोर की गणना करने के लिए । शल्य चिकित्सा के बाद, पशुओं के लिए 1 सप्ताह के लिए प्रत्येक परीक्षण पर प्रति सप्ताह व्यवहार परीक्षण 2x शुरुआत से पहले आराम करने के लिए अनुमति देते हैं । लगातार परीक्षण की स्थिति दोनों पूर्व के लिए अध्ययन में इस्तेमाल किया जाना चाहिए और बाद शल्य चिकित्सा के प्रदर्शन पर तनाव के प्रभाव को कम करने के लिए परीक्षण, जो चिंता का एक माप में परिणाम सकता है ।
    1. प्रत्येक परीक्षण सत्र की शुरुआत में और प्रत्येक जानवर के बाद एक क्लोरीन डाइऑक्साइड आधारित बाँझ के साथ सभी परीक्षण उपकरणों को साफ करें ।
    2. फिल्म ओपन फील्ड ग्रिड और सीढ़ी परीक्षण । ये परीक्षण एक वीडियो कैमरा (1080p, 15 एफपीएस, देखने के ७८ ° विकर्ण क्षेत्र के ंयूनतम), एक लैपटॉप, और कमरे में वीडियो डेटा की दुकान की आवश्यकता है ।
    3. प्रत्येक परीक्षण के दिन की शुरुआत में, जानवरों के परीक्षण के कमरे में लाने के लिए और उंहें परीक्षण शुरू करने से पहले कम से acclimate के लिए 20 मिनट के लिए अनुमति देते हैं । कमरे में प्रकाश और तापमान नियंत्रित होना चाहिए, और एक ही कर्मियों को सभी परीक्षण पूरा करना चाहिए । आदर्श रूप में, एक ही कमरे के कमरे में कोई परिवर्तन के साथ परीक्षण के पाठ्यक्रम में सभी जानवरों के लिए इस्तेमाल किया जाएगा ।
    4. विशेष रूप से सीढ़ी प्रशिक्षण के दौरान जानवरों के कार्यों को पूरा करने के लिए प्रोत्साहित करने के लिए खाद्य पुरस्कार का उपयोग करें । अनाज या केले के चिप्स या पटाखे के छोटे टुकड़े अच्छा पुरस्कार बनाते हैं ।
    5. प्रत्येक व्यक्ति जानवर (समीकरण 1) के लिए पूर्व सर्जरी स्कोर करने के लिए सभी साप्ताहिक परीक्षण प्रदर्शन को सामान्य.
      समीकरण 1:Equation 1
  2. ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षण
    नोट: ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षण घर में बनाया गया था और लगभग ४० सेमी उच्च अपारदर्शी पक्ष दीवारों के साथ 1 एम2 की एक चल रही सतह है । नीचे ग्रिड की सतह चल रहा है 9 बराबर चौकोरों में नीचे से टेप का उपयोग कर विभाजित है (चित्रा 1A) । रिकॉर्डिंग कैमरा स्थाई रूप से मचान पर ग्रिड के केंद्र के ऊपर मुहिम शुरू की है ।
    1. ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षण शुरू करने के लिए, परीक्षक से दूर का सामना करना पड़ ग्रिड के केंद्र में पशु जगह है ।
    2. एक वीडियो रिकॉर्डिंग करते समय 3 मिनट के लिए स्वतंत्र रूप से चलाने के लिए पशु की अनुमति दें ।
    3. जब पशु परीक्षण पूरा हो गया है, ग्रिड से पशु निकालें और पिंजरे में वापस । क्लोरीन डाइऑक्साइड आधारित बाँझ के साथ अच्छी तरह से ग्रिड साफ ।
    4. परीक्षण प्रति दिन प्रत्येक जानवर 1x टेस्ट ।
    5. पार की गई ग्रिडलाइनों की संख्या का विश्लेषण करें, कुल दूरी पर कूच, और एक वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग कर सकल मोटर समारोह के मैट्रिक्स के रूप में पशु की अधिकतम वेग.
      नोट: यहां प्रस्तुत डेटा मैंयुअल रूप से प्रशिक्षित शोधकर्ताओं द्वारा quantified थे, लेकिन यह एक हाल ही में विकसित में घर ट्रैकिंग एल्गोरिथ्म३२का उपयोग करना पसंद है ।
  3. सीढ़ी परीक्षण
    नोट: सीढ़ी परीक्षण में बनाया गया था घर और 2 स्पष्ट एक्रिलिक साइड की दीवारों के होते हैं, लंबाई में प्रत्येक 1 मीटर, 3 मिमी व्यास rungs से जुड़े 2 सेमी के अलावा (चित्रा 2ए) में स्थान पर रहे । सीढ़ी परीक्षण एक कुशल परीक्षण है, और इसलिए पूर्व सर्जरी आधारभूत स्कोर रिकॉर्डिंग करने से पहले प्रशिक्षण के 1 सप्ताह की आवश्यकता है । प्रशिक्षण और परीक्षण के लिए प्रोटोकॉल एक ही है ।
    1. सीढ़ी परीक्षण शुरू करने के लिए एक अस्थायी स्वच्छ पकड़े पिंजरे में पशु ले जाएँ ।
    2. सीढ़ी सेट अप इतना है कि यह 2 पिंजरों पुलों । सीढ़ी के शुरू अंत एक साफ पिंजरे पर टिकी हुई है, और खत्म अंत है जानवर घर पिंजरे पर टिकी के लिए एक प्रेरणा के रूप में सेवा चलाने के लिए पूरा करें ।
    3. एक तिपाई पर सीढ़ी के केंद्र में एक ही (या समान) वीडियो कैमरा स्थिति । कैमरे की स्थिति पांत ऊंचाई पर होना चाहिए और पूरी सीढ़ी के लिए अनुमति के लिए देखा जाएगा ।
    4. वीडियो कैमरे के साथ चल रहा है, सीढ़ी के शुरू लाइन के लिए पशु पकड़, उनके सामने पंजे पहले पांत को छूने की अनुमति ।
    5. पशु अपनी गति से सीढ़ी पार करने के लिए अनुमति देते हैं । समय के बीच बीता जब जानवर का पंजा पहले पांत को छूता है और तीसरे के लिए अंतिम पांत में खत्म रेखा को पार करने के लिए पशुओं के समय का निर्धारण करेगा ।
    6. यदि पशु सीढ़ी पर चारों ओर मुड़ता है या 20 एस की अवधि के लिए कदम नहीं है, पशु पर विचार करने के लिए चलाने में विफल रहे हैं । जानवरों प्रत्येक विफल चलाने के लिए एक दंड स्कोर समय निरुपित । पूर्व सर्जरी के दौरान दर्ज की धीमी प्रदर्शन से जुर्माना समय निर्धारित27परीक्षण ।
    7. प्रत्येक जानवर के लिए प्रत्येक रन के बीच में लगभग 1 मिनट के आराम के साथ परीक्षण दिन प्रति सीढ़ी 5x पार करने की अनुमति दें ।
    8. ठीक मोटर समारोह के एक मीट्रिक के रूप में प्रति दिन औसत सबसे तेजी से 3 रन । इसके अतिरिक्त, समय की संख्या रिकॉर्ड सामने पंजे से प्रत्येक rungs एक वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग कर फिसल जाता है ।
      नोट: यहाँ प्रस्तुत डेटा मैन्युअल रूप से प्रशिक्षित शोधकर्ताओं द्वारा quantified थे, लेकिन यह एक हाल ही में विकसित घर ट्रैकिंग एल्गोरिथ्म दोना एट अल का उपयोग कर का उपयोग करने के लिए पसंद किया जाता है. ३२.
  4. पकड़ शक्ति परीक्षण
    1. प्रत्येक परीक्षण सत्र से पहले पकड़ शक्ति मीटर जांचना, और ग्राम में ताकत को मापने ।
    2. पकड़ के साथ एक काउंटर के किनारे पर पकड़ ताकत मीटर की स्थिति फर्श पर बढ़ाया स्टीयरिंग ।
    3. पशु दोनों सामने पंजे के साथ हैंडल को पकड़ो, जबकि पूंछ के आधार (चित्रा 3ए) द्वारा पशु पकड़े अनुमति देते हैं ।
    4. एक बार जानवर प्रत्येक पंजा के साथ एक फर्म पकड़ है, धीरे और स्थिर बल के साथ पूंछ के आधार द्वारा मीटर से दूर जानवर खींच ।
    5. रिकॉर्ड अधिकतम पकड़ ताकत पशु जो पकड़ ताकत मीटर से डिजिटल उत्पादन पर प्रदर्शित होता है द्वारा लागू ।
    6. प्रत्येक परीक्षण के बीच में लगभग 2 मिनट आराम के साथ परीक्षण दिन प्रति प्रत्येक जानवर 3x परीक्षण ।
    7. ठीक मोटर समारोह के एक मीट्रिक के रूप में, रिकॉर्ड और औसत अधिकतम पकड़ शक्ति उत्पादन 3 परीक्षणों में से प्रत्येक से ।

3. पद-व्यवहार प्रोटोकॉल

  1. सभी व्यवहार परीक्षण के बाद (उदाहरणके लिए, 8-16 सप्ताह आरोपण के बाद), anesthetize ketamine (१६० मिलीग्राम/किग्रा) और xylazine (20 मिलीग्राम/किलोग्राम), transcardially उन्हें perfuse, फसल उनके दिमाग और क्रायो-उंहें टुकड़ा का उपयोग कर, और दाग ऊतक immunohistochemical मार्कर का उपयोग करने आरोपण३३,३४,३५,३६,३७,३८के साइट के आसपास सेलुलर प्रतिक्रिया यों तो ।

4. सांख्यिकीय विश्लेषण

नोट: एक भावी शक्ति विश्लेषण दृढ़ता से किसी भी एक विशेष अनुसंधान प्रश्न का जवाब मांग अध्ययन के लिए सुझाव दिया है । विद्युत विश्लेषण, जो एक विशेष अध्ययन डिजाइन के लिए एक सांख्यिकीय महत्व प्राप्त करने के लिए आवश्यक पशुओं की संख्या को सूचित, विशेष अनुसंधान परिकल्पना पर आधारित होना चाहिए, प्रयोग के डिजाइन, अनुमानित प्रभाव आकार और परिवर्तनशीलता इरादा उपचार, के रूप में अच्छी तरह से प्रभाव नैदानिक या वैज्ञानिक प्रासंगिकता को प्राप्त करने के लिए आवश्यक आकार ।

  1. सांख्यिकीय विश्लेषण आम सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर का उपयोग आचरण ।
  2. सारणीबद्ध वर्णनात्मक आंकड़े और उंहें प्रदर्शित करने के रूप में मतलब ± मानक त्रुटि ।
  3. व्यवहार प्रदर्शन का विश्लेषण [ओपन फील्ड ग्रिड में (२.२ कदम), सीढ़ी (चरण २.३), और पकड़ शक्ति परीक्षण (चरण २.४)] प्रत्येक साप्ताहिक समय बिंदु पर एक दो नमूना टी परीक्षण का उपयोग कर प्रत्यारोपित समूहों बनाम नियंत्रण तुलना करने के लिए । प्रत्येक साप्ताहिक समय बिंदु एक स्वतंत्र उपाय पर विचार करें ।
  4. एक मिश्रित प्रभाव रेखीय मॉडल का उपयोग करते हुए अनुदैर्ध्य प्रदर्शन को बढ़ाता है । सप्ताह और समूह तय कारक है और एक प्रयोगात्मक पशु एक यादृच्छिक प्रभाव के रूप में समूह के भीतर नेस्टेड है । एक विश्लेषण प्रसरण (ANOVA) का एक महत्व स्तर p < ०.०५ के साथ कारक प्रभाव निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है ।
  5. immunoglobin G (आईजीजी) तीव्रता के साथ एक रेखीय प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग करके सीढ़ी प्रदर्शन की तुलना करें । किसी पियरसन की विधि द्वारा सहसंबंध गुणांक परिकलित करें ।

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Representative Results

यहां प्रस्तुत तरीकों का प्रयोग, मोटर प्रांतस्था में एक microelectrode प्रत्यारोपण सर्जरी के बाद स्थापित प्रक्रियाओं३९,४०,४१,४२, खुला क्षेत्र ग्रिड परीक्षण के बाद पूरा हो गया है सकल मोटर समारोह और सीढ़ी और पकड़ शक्ति ठीक मोटर समारोह27का आकलन करने के लिए परीक्षण का आकलन करने के लिए । मोटर समारोह परीक्षण प्रति सप्ताह 2x पूरा किया गया 16 सप्ताह के बाद प्रत्यारोपित पशुओं में सर्जरी, कोई सर्जरी गैर के साथ एक नियंत्रण के रूप में पशुओं को प्रत्यारोपित । सभी पोस्ट-सर्जरी के स्कोर प्रति सप्ताह औसत और प्रत्येक व्यक्ति जानवर के पूर्व सर्जरी आधारभूत स्कोर को सामान्यीकृत किया गया । सभी त्रुटि (SEM) माध्य के मानक त्रुटि के रूप में रिपोर्ट की गई है ।

उनके सकल मोटर समारोह और तनाव व्यवहार को मापने के लिए, जानवरों के लिए स्वतंत्र रूप से 3 मिनट के लिए एक खुला क्षेत्र ग्रिड परीक्षण में चलाने की अनुमति दी गई (चित्रा 1A) । इस परीक्षण से विभिंन मैट्रिक्स, ग्रिड लाइनों के पार, कुल दूरी की यात्रा की संख्या सहित दर्ज किया जा सकता है, और अधिकतम पशु द्वारा हासिल की गति । यह पहले रिपोर्ट की गई डेटा में, क्रॉस की गई ग्रिड रेखाओं की संख्या27प्रस्तुत की गई है । वसूली की अवधि (2 सप्ताह timepoint) के बाद पहले सप्ताह में, एक महत्वपूर्ण अंतर 2 समूहों के बीच खुले मैदान ग्रिड प्रदर्शन में देखा गया था । हालांकि, वहां अध्ययन के बाकी भर में कोई महत्व नहीं था (चित्रा 1बी) । नियंत्रण और microelectrode प्रत्यारोपित जानवरों के परीक्षण के दौरान इसी तरह रन बनाए, और प्रदर्शन में विचरण जानवरों के दोनों सेट में अपेक्षाकृत अधिक था । पूरे प्रायोगिक समय में जानवरों के दोनों सेट में खुले मैदान ग्रिड प्रदर्शन की तुलना करते समय कोई महत्व नहीं देखा गया था । क्योंकि वहां जानवरों के 2 समूहों के बीच प्रदर्शन में कोई अंतर नहीं था, इस परिणाम से संकेत मिलता है कि वहां कोई सकल मोटर घाटे या गंभीर रूप से सीमित मोटर प्रांतस्था27में एक microelectrode आरोपण की वजह से तनाव है व्याख्या की गई थी । जब डेटा की व्याख्या, ग्रिड लाइनों की संख्या में कमी को पार कर, कुल दूरी की यात्रा, या अधिकतम पशु द्वारा प्राप्त की गति सभी अपने सकल मोटर समारोह (तालिका 1) में कमी का संकेत मिलता है ।

समंवित समझ और ठीक मोटर समारोह को मापने के लिए, जानवरों के एक क्षैतिज सीढ़ी परीक्षण (चित्रा 2ए) में भाग लिया, जहां समय यह जानवर सीढ़ी पार करने के लिए ले लिया और पंजा फिसल की आवृत्ति दर्ज किए गए थे । बाद सर्जरी सीढ़ी पार बार प्रत्येक व्यक्ति जानवर के पूर्व सर्जरी स्कोर करने के लिए प्रत्येक जानवर के लिए सामान्यीकृत थे । इसलिए, एक सकारात्मक प्रतिशत समय में कमी के साथ मेल खाती है करने के लिए सीढ़ी पार और एक वृद्धि की कार्यक्षमता, और एक नकारात्मक प्रतिशत समय में वृद्धि के साथ मेल खाती है सीढ़ी और एक कम प्रदर्शन (चित्रा 2बीपार, तालिका 1) ।

यह पहले रिपोर्ट डेटा में, नियंत्रण जानवरों, कोई प्रत्यारोपण प्राप्त होने के बाद तुरंत वसूली27चरण के बाद सर्जरी परीक्षण के पहले सप्ताह के दौरान धीमी प्रदर्शन समय (८२.६ ± २६.०%) । बाद के दूसरे सप्ताह में शुरू सर्जरी सीढ़ी परीक्षण, नियंत्रण जानवरों उनकी आधारभूत प्रदर्शन बार फिर से शुरू किया और बहुत कम विचरण के साथ अध्ययन के पाठ्यक्रम पर उनके आधार रेखा स्कोर करने के लिए तुलनीय स्कोर बनाए रखा ।

एक intracortical microelectrode प्राप्त जानवरों सर्जरी के बाद एक कम प्रदर्शन सीधे देखा । इन जानवरों के बाद सर्जरी परीक्षण के पहले सप्ताह में १९९.१ ± ६१.४% की उनकी आधार रेखा की तुलना में एक वृद्धि की सीढ़ी पार समय का प्रदर्शन किया । प्रत्यारोपित पशुओं के अध्ययन की अवधि के लिए एक कम प्रदर्शन प्रदर्शित किया और उनके प्रदर्शन उनके आधारभूत स्कोर करने के लिए नहीं लौटा । अपने सबसे खराब, प्रत्यारोपित पशुओं में प्रदर्शन में कमी के लिए 11 सप्ताह के दौरान ५२६.९ ± १३९.४% की औसत से उनकी आधारभूत प्रदर्शन की तुलना में । इसके अतिरिक्त, प्रत्यारोपित पशुओं नियंत्रण जानवरों की तुलना में एक उच्च विचरण दिखाया । परीक्षण के पहले सप्ताह के दौरान नियंत्रण और प्रत्यारोपित पशुओं के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था । तथापि, आधारभूत समय की तुलना में प्रतिशत परिवर्तन में एक महत्वपूर्ण अंतर सभी अनुवर्ती सप्ताहों में समूहों के बीच अध्ययन में देखा गया था (p < ०.०५) (आरेख 2B) ।

ठीक मोटर हानि के अलावा सबूत सामने सही पंजा की आवृत्ति द्वारा प्रदर्शन किया गया था जानवरों के 2 समूहों के बीच फिसल जाता है । सामने सही पंजा का प्रदर्शन विशेष रुचि का था क्योंकि microelectrodes के क्षेत्र में मस्तिष्क के बाएं गोलार्द्ध में प्रत्यारोपित मोटर प्रांतस्था सामने पंजा नियंत्रण के लिए जिंमेदार था । सावधानीपूर्वक वीडियो विश्लेषण के द्वारा, पंजा स्लिप्स क्रॉनिकल और quantified (चित्रा 2सी) थे । जबकि कोई महत्वपूर्ण मतभेद छोड़ दिया पंजा की आवृत्ति में देखा फिसल जाता था, यह पाया गया कि प्रत्यारोपित पशुओं काफी अधिक सामने सही पंजा का अनुभव के रूप में नियंत्रण जानवरों की तुलना में (एक औसत ०.५४ ± ०.०७ सामने सही पंजा फिसल जाता है में प्रति सप्ताह प्रत्यारोपित पशुओं के रूप में एक औसत की तुलना में ०.३२ ± ०.०२ सामने दायां पंजा फिसल जाता है प्रति सप्ताह नियंत्रण में पशुओं) । जब डेटा की व्याख्या, समय में वृद्धि सीढ़ी या पंजा फिसल की संख्या में वृद्धि को पार करने के लिए ठीक मोटर समारोह (तालिका 1) में कमी इंगित करता है ।

समन्वित समझ और ठीक मोटर समारोह के एक माध्यमिक उपाय के रूप में, जानवरों एक पकड़ शक्ति परीक्षण पूरा (चित्रा 3ए) जहां अधिकतम पकड़ ताकत जानवरों द्वारा लागू किया गया था दर्ज की गई । व्यक्तिगत जानवर है साप्ताहिक पकड़ स्कोर उनके पूर्व सर्जरी आधारभूत पकड़ शक्ति को सामान्यीकृत किया गया । यह देखा गया है कि प्रत्यारोपित ' जानवरों के बाद सर्जरी पकड़ ताकत काफी कम था नियंत्रण ' जानवरों की तुलना में लगभग हर पोस्ट पर सर्जरी के समय बिंदु । (चित्रा 3बी) । नियंत्रण ' जानवरों पकड़ शक्ति पूर्व सर्जरी परीक्षण के बाद, संभावना प्रशिक्षण प्रभाव के कारण में सुधार हुआ । इसके अलावा, नियंत्रण ' जानवरों पकड़ ताकत अध्ययन के पाठ्यक्रम में आधारभूत से काफी बड़ा था (पी < ०.०५) । दिलचस्प है, प्रत्यारोपित जानवरों की पकड़ शक्ति प्रदर्शन काफी आधारभूत से बदतर था (पी < ०.०१) वसूली चरण के बाद परीक्षण के पहले सप्ताह में, लेकिन धीरे से अपनी आधारभूत प्रदर्शन के लिए वापस आ गया । नोट की, अधिकतम पकड़ में कमी एक जानवर द्वारा प्राप्त की शक्ति ठीक मोटर समारोह में कमी इंगित करता है (तालिका 1) ।

विभिन्न ऊतकवैज्ञानिक मार्करों एक मस्तिष्क प्रत्यारोपण के पास microenvironment कल्पना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता, न्यूरॉनल नाभिक, astrocytes, और रक्त मस्तिष्क बाधा स्थिरता सहित. यहां, हम आईजीजी, एक आम रक्त प्रोटीन आमतौर पर मस्तिष्क में नहीं पाया के लिए immunohistochemical धुंधला प्रदर्शन किया । इससे पहले काम से पता चला है कि आईजीजी रक्त मस्तिष्क बाधा अखंडता का एक उपयोगी संकेतक के रूप में यह रक्त में पाया एक एंटीबॉडी है, और मस्तिष्क16,18में आम तौर पर मौजूद नहीं है, और इसलिए आसपास के मस्तिष्क ऊतक में आईजीजी की उपस्थिति रक्त मस्तिष्क बाधा४३की अखंडता के लिए संबंधित किया जा सकता है । यहाँ, आईजीजी प्रतिदीप्ति तीव्रता पृष्ठभूमि मस्तिष्क ऊतक और quantified इलेक्ट्रोड explantation छेद की सीमा पर शुरू करने के लिए सामान्यीकृत किया गया था और आईजीजी ऊतक में अब मौजूद था जब तक गाढ़ा डिब्बे में बाहर जा रहा. प्रत्यारोपित पशुओं १५० µm के लिए बाहर छेद के पास आईजीजी तीव्रता में एक महत्वपूर्ण वृद्धि के रूप में नियंत्रण जानवरों की तुलना में दिखाया । प्रत्यारोपित पशुओं में आईजीजी तीव्रता धीरे प्रत्यारोपित microelectrode छेद से radiating दूरी पर पृष्ठभूमि तीव्रता के लिए लौट आए । नियंत्रण जानवरों में, एक microelectrode के साथ प्रत्यारोपित कभी नहीं किया गया, सामान्यीकृत आईजीजी तीव्रता इन जानवरों में रक्त मस्तिष्क बाधा क्षतिग्रस्त नहीं था के रूप में पृष्ठभूमि तीव्रता के ऊपर महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद नहीं था.

क्योंकि महत्वपूर्ण अंतर दोनों सीढ़ी प्रदर्शन और आईजीजी तीव्रता में देखा गया था, दोनों (चित्रा 4) को संबद्ध किया गया । यहां, प्रत्येक जानवर के लिए ऊतक इलेक्ट्रोड अंतरफलक से 0-50 µm से वक्र के तहत आईजीजी क्षेत्र के सामान्यीकृत फ्लोरोसेंट तीव्रता अध्ययन के पाठ्यक्रम पर प्रत्येक जानवर की सीढ़ी प्रदर्शन के औसत के साथ संबंधित था । ०.९० का एक सहसंबंध गुणांक निर्धारित किया गया था, ठीक मोटर प्रदर्शन और रक्त मस्तिष्क बाधा को नुकसान के बीच एक बहुत मजबूत संबंध का प्रदर्शन ।

Figure 1
चित्रा 1 . प्रतिनिधि ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षा परिणाम । (क) इस पैनल के एक खुले क्षेत्र ग्रिड परीक्षण (सकल मोटर और चिंता परीक्षण के लिए) के लिए एक व्यवहार परीक्षण सेटअप से पता चलता है । ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षण की ऊंचाई में ४० सेमी की 4 अपारदर्शी दीवारों के साथ एक 1 मीटर2 एक्रिलिक शीट के होते हैं, और लगभग ३३ सेमी प्रत्येक के वर्ग नीचे वर्गों । (ख) इस पैनल के एक सकल मोटर समारोह को पार कर, आधारभूत प्रदर्शन की तुलना में ग्रिड लाइनों की संख्या से मापा प्रदर्शन दिखाता है । प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण अंतर नियंत्रण के बीच देखा गया था (n = 10) और प्रत्यारोपित (n = 17) समूहों में 2 सप्ताह के बाद सर्जरी (p < ०.०५) । सभी त्रुटि SEM के रूप में सूचना दी है । यह आंकड़ा Goss-Varley एट अल से रिप्रिंटेड है । 27 प्रकृति प्रकाशन समूह से अनुमति के साथ । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 . प्रतिनिधि सीढ़ी परीक्षा परिणाम । (एक) इस पैनल के एक सीढ़ी परीक्षण (ठीक मोटर समारोह परीक्षण के लिए) के लिए एक व्यवहार परीक्षण सेटअप से पता चलता है । सीढ़ी 1 मीटर की लंबाई में 2 स्पष्ट एक्रिलिक पक्षों के होते है और ऊंचाई में 25 सेमी, स्टेनलेस स्टील rungs एक 3 मिमी व्यास के साथ 2 सेमी पर स्थान पर शामिल हुए । (ख) इस पैनल ठीक मोटर समारोह समय से मापा सीढ़ी पार करने के लिए, आधारभूत प्रदर्शन की तुलना में प्रदर्शन दिखाता है । डैश्ड रेखा के नीचे परिणाम आधारभूत प्रदर्शन की तुलना में कार्यक्षमता में कमी को इंगित करता है । प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण अंतर नियंत्रण (n = 10) और पोस्ट-सर्जरी सप्ताह 3-16 (* = p < ०.०५, * * = p < ०.०१) और पूरे अध्ययन भर longitudinally के लिए प्रत्यारोपित (n = 17) समूहों के बीच खोजा गया था ( # = p < ०.०५) । (ग) यह पैनल सही सामने पंजा फिसलता की एक quantified उदाहरण से पता चलता है । एक महत्वपूर्ण अंतर सही सामने पंजा फिसलता की घटना में प्रति सप्ताह जब नियंत्रण और प्रत्यारोपित समूहों की तुलना में पता चला था (* = p < ०.०५) । (घ) यह एक पंजा पर्ची का एक उदाहरण है । सभी त्रुटि SEM के रूप में सूचना दी है । यह आंकड़ा Goss-Varley एट अल से रिप्रिंटेड है । 27 प्रकृति प्रकाशन समूह से अनुमति के साथ । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 . प्रतिनिधि पकड़ शक्ति परीक्षण के परिणाम । (क) इस पैनल (ठीक मोटर समारोह परीक्षण के लिए) पकड़ ताकत के लिए एक व्यवहार परीक्षण सेटअप से पता चलता है । पकड़ ताकत मीटर एक घुड़सवार शक्ति गेज एक पकड़ से जुड़े के साथ एक भारित आधार के होते हैं । (ख) इस पैनल के ठीक मोटर समारोह प्रदर्शन से पता चलता है, अधिकतम पकड़ शक्ति आधार रेखा के प्रदर्शन की तुलना में लागू द्वारा मापा । डैश्ड रेखा के नीचे परिणाम आधारभूत प्रदर्शन की तुलना में कार्यक्षमता में कमी को इंगित करता है । महत्वपूर्ण अंतर नियंत्रण के बीच देखा गया था (n = 5) और प्रत्यारोपित (n = 6) जानवरों लगभग सभी के बाद सर्जिकल सप्ताह (* = p < ०.०५, * * = p < ०.०१, * * * = p < ०.००१) । आगे का महत्व नियंत्रण ' जानवरों के साप्ताहिक और आधारभूत प्रदर्शन (# = पी < ०.०५) और प्रत्यारोपित जानवरों के बीच ' साप्ताहिक और आधारभूत प्रदर्शन (# # = p < ०.०१) के बीच देखा गया । नियंत्रण और प्रत्यारोपित पशुओं पूरे अध्ययन में काफी अलग longitudinally प्रदर्शन किया (@ @ @ = p < ०.००१) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 . आईजीजी और सीढ़ी प्रदर्शन के सहसंबंध । आरोपण की साइट के चारों ओर एक सामान्यीकृत आईजीजी प्रतिदीप्ति तीव्रता सीढ़ी प्रदर्शन में परिवर्तन के साथ संबंधित था, और ०.९०१ के सहसंबंध गुणांक पाया गया था (p < ०.००१) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Table 1
तालिका 1. संपूर्ण प्रतिनिधि व्यवहार डेटा प्रत्येक परीक्षण मीट्रिक के लिए आधारभूत स्कोर की तुलना में प्रदर्शन में वृद्धि और कमी दिखा रहा है. हरे बक्से एक बेहतर प्रदर्शन जो एक मोटर घाटे की संभावना नहीं बनाता प्रतिनिधित्व करते हैं, और लाल बक्से एक कम प्रदर्शन जो मोटर समारोह की संभावना घाटे बनाता प्रतिनिधित्व करते हैं ।

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Discussion

यहां उल्लिखित प्रोटोकॉल को प्रभावी ढंग से इस्तेमाल किया गया है और reproducibly उपाय कुतर मस्तिष्क चोट के एक मॉडल में दोनों ठीक है और सकल मोटर घाटे । इसके अतिरिक्त, यह मोटर प्रांतस्था में एक microelectrode आरोपण के बाद ऊतकवैज्ञानिक परिणामों के लिए ठीक मोटर व्यवहार के सहसंबंध के लिए अनुमति देता है । तरीकों का पालन करने के लिए आसान कर रहे हैं, स्थापित करने के लिए सस्ती है, और एक शोधकर्ता व्यक्ति की जरूरत है फिट संशोधित किया जा सकता है । इसके अलावा, व्यवहार परीक्षण महान तनाव या जानवरों के लिए दर्द का कारण नहीं है; बल्कि, शोधकर्ताओं का मानना है कि जानवरों के लिए व्यायाम और पुरस्कार है कि परीक्षण के साथ आया आनंद वृद्धि हुई । पिछले अध्ययनों का सुझाव दिया है कि मोटर प्रांतस्था क्षति मोटर, स्मृति, और कार्यात्मक क्षति४४,४५पैदा कर सकता है । हालांकि, इस ज्ञान के बावजूद, कार्यात्मक मोटर प्रांतस्था27में एक microelectrode आरोपण की वजह से प्रभाव पर सीमित जानकारी है, जो नकारात्मक रोगियों में नैदानिक परिणामों को प्रभावित कर सकता है ।

संशोधन प्रोटोकॉल भर में किया जा सकता है, दोनों शल्य प्रक्रिया में और व्यवहार परीक्षण में । इस प्रोटोकॉल forepaws प्रभावित क्षेत्र में पशुओं की मोटर प्रांतस्था में microelectrodes प्रत्यारोपण करने के लिए प्रक्रिया की रूपरेखा । इस प्रक्रिया को आसानी से प्रत्यारोपण, विद्युत उत्तेजना४६ या cannulas दवा वितरण४७, या चोट के प्रकार, एक TBI मॉडल४८सहित के लिए इलेक्ट्रोड सहित भिन्न करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है । इसके अलावा संशोधनों को ओपन फील्ड ग्रिड परीक्षण पर इस्तेमाल स्कोरिंग मैट्रिक्स के लिए किया जा सकता है, और सीढ़ी परीक्षण उपकरण के लिए । ग्रिडलाइनों की संख्या के अलावा पार, कुल दूरी कूच, और अधिकतम पशु द्वारा प्राप्त वेग, समय स्थिर खर्च और सही और बाएँ बदल जाता है की संख्या भी मोटर प्रदर्शन के अतिरिक्त मापदंडों के रूप में दर्ज किया जा सकता है३२ . सीढ़ी परीक्षण में, rungs४९ हटाने या एक इच्छा५० पर सीढ़ी रखकर कठिनाई बढ़ा सकते हैं, हालांकि वर्तमान प्रत्यारोपण के साथ लेखकों इस आवेदन में ठीक मोटर घाटे को तंग करने के लिए इस आवश्यक नहीं मिला । अंत में, हालांकि यहां प्रस्तुत परीक्षण उपकरण के लिए चूहों के साथ इस्तेमाल किया जा डिजाइन किए गए थे, इकाइयों को बढ़ाया जा सकता है या नीचे विभिंन आकार के साथ इस्तेमाल किया जा कुतर दिया । यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि अगर समस्या पैदा होती है जहां एक जानवर पूर्व सर्जरी लगातार परीक्षण को पूरा करने में सक्षम नहीं है, पशु अध्ययन से हटा दिया जाना चाहिए ।

सभी व्यवहार परीक्षण के साथ के रूप में, यह अध्ययन के पाठ्यक्रम पर संभव के रूप में अनुरूप रहने के लिए महत्वपूर्ण है । यह दिखाया गया है कि परीक्षण के परिणाम५१जानवरों के साथ काम कर रहे शोधकर्ता के आधार पर भिंन हो सकते हैं, जिस स्थान में परीक्षण५२प्रदर्शन किया है, और पशु आवास और पशुपालन प्रक्रियाओं५३सहित पर्यावरणीय कारकों । इसके अतिरिक्त, अनुसंधान एक craniotomy प्रक्रिया31 और एक नियंत्रित cortical में वजन ड्रॉप मॉडल५४ और यांत्रिक भिन्नता सहित TBI के मॉडल के दौरान खोपड़ी हीटिंग के माध्यम से एक मस्तिष्क चोट के उत्पादन में महान परिवर्तनशीलता दिखाया गया है प्रभाव मॉडल५५। इसलिए शोधकर्ताओं, शल्य चिकित्सा प्रक्रिया में निरंतरता बनाए रखने के लिए विशेष ध्यान रखना चाहिए, परीक्षण और आवास की स्थिति, और परीक्षण कर्मियों में, दूसरों के बीच.

इन व्यवहार परीक्षण विधियों के भविष्य के निर्देश यहां प्रस्तुत परीक्षण पर विस्तार और अधिक गहन परिणाम प्रदान कर सकता है । उदाहरण के लिए, एक पानी भूलभुलैया परीक्षण या एक रोटर रॉड परीक्षण आगे चिंता५६ या सकल मोटर समारोह५७ घाटे, क्रमशः निकालने के लिए शामिल किया जा सकता है । इसके अतिरिक्त, भविष्य के काम भी ऊतक मस्तिष्क में एक डिवाइस प्रविष्टि की वजह से नुकसान को कम करने के लिए लक्ष्य हो सकता है । इस क्षेत्र में वर्तमान काम एंटी ऑक्सीडेंट उपचार के माध्यम से सूजन शमन पर ध्यान केंद्रित किया है४२,५८, यांत्रिक रूप से अनुरूप प्रत्यारोपण४१,५९,६०, सहज के निषेध प्रतिरक्षा संकेतन मार्ग14,15, और एक उपकरण आरोपण31,६१के दौरान संवहनी क्षति को कम करने.

अंत में, यह विचार किया जाना चाहिए कि वर्तमान काम स्वस्थ, किशोर, पुरुष चूहों कि जरूरी ठेठ मानव एक मस्तिष्क प्रत्यारोपण प्राप्त रोगी की विशेषताओं का प्रतीक नहीं है का उपयोग पूरा किया गया । अतिरिक्त अनुसंधान की खोज आगे ठीक है और विशिष्ट रोग मॉडल में सकल मोटर समारोह कार्यों यहां प्रस्तुत निष्कर्षों पुष्टि करने के लिए आवश्यक है । बदलती रोग मॉडल में, प्रत्यारोपित और गैर प्रत्यारोपित अन्तर्वासना जानवरों के बीच मतभेदों को परीक्षण की शर्तों के ऊपर उल्लेखित संशोधनों की आवश्यकता हो सकती है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस अध्ययन के भाग में योग्यता की समीक्षा पुरस्कार #B1495-R (Capadona) और वैज्ञानिक और इंजीनियरों के लिए राष्ट्रपति के जल्दी कैरियर पुरस्कार (PECASE, Capadona) संयुक्त राज्य अमेरिका (US) विभाग से दिग्गजों मामलों पुनर्वास अनुसंधान और विकास सेवा । इसके अतिरिक्त, इस काम के भाग में रक्षा के सहायक सचिव के कार्यालय के माध्यम से सहकर्मी की समीक्षा की चिकित्सा अनुसंधान कार्यक्रम के तहत पुरस्कार सं के तहत समर्थन किया गया । W81XWH-15-1-0608. सामग्री के दिग्गजों मामलों या संयुक्त राज्य अमेरिका सरकार के अमेरिकी विभाग के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करते । लेखक अपने मार्गदर्शन के लिए CWRU कुतर व्यवहार कोर में Dr. हिरोयुकी Arakawa का शुक्रिया अदा करना चाहते है और परीक्षण कुतर व्यवहार प्रोटोकॉल । लेखक भी अपने डिजाइन में मदद के लिए मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के CWRU विभाग से जेम्स ड्रेक और केविन टालबोट का शुक्रिया अदा करना चाहेंगे और उन्हें कुतर सीढ़ी टेस्ट का निर्माण करना होगा ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sprague Dawley rats, male, 201-225g Charles River CD
Compac5 anesthesia system Vetequip 901812
Electric trimmers Wahl 9918-6171
Stereotaxic frame David Kopf Instruments 1760
Gaymar heated water pad and pump Braintree Scientific Inc  TP-700
Vetbond tissue adhesive 3M 07-805-5031
Dental drill Pearson Dental O60-0045
Dura pick Fine Science Tools 10064-14
Silicon shank microelectrode Made in-house at Cleveland VA Medical Center N/A
KwikCast silicone elastomer World Precision Instruments KWIK-CAST
Teets dental cement  A-M Systems 525000
Webcam HD Pro c920 Logitec 960-000764
Grip strength meter Harvard Apparatus 565084
Minitab 17 statistical software Minitab Inc
Open field grid test Made in-house at Case Western Reserve University N/A
Ladder test Made in-house at Case Western Reserve University N/A
Rabbit anti rat IgG antibody Bio-Rad 618501

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References

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चूहे की मोटर प्रांतस्था में Microelectrode आरोपण के कारण कार्यात्मक घाटे का आकलन करने के लिए कुतर व्यवहार परीक्षण
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Goss-Varley, M., Shoffstall, A. J., Dona, K. R., McMahon, J. A., Lindner, S. C., Ereifej, E. S., Capadona, J. R. Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex. J. Vis. Exp. (138), e57829, doi:10.3791/57829 (2018).

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