Waiting
Login processing...

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

Behavior

تقييم الآثار اللاإرابية والسلوكية للحركة السلبية في الفئران باستخدام الحركة الرأسية المصعد ودوران عجلة فيريس

Published: February 7, 2020 doi: 10.3791/59837
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 3, 2,4,5, 4,5,6, 2, 3
1School of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sydney, 2Department of Physics, City University of Hong Kong, 3Department of Nautical Injury Prevention, Faculty of Navy Medicine, Second Military Medical University, 4State Key Laboratory of Marine Pollution (SKLMP), City University of Hong Kong, 5Department of Biomedical Sciences, College of Veterinary Medicine and Life Sciences, City University of Hong Kong, 6Department of Materials Science and Engineering, City University of Hong Kong

Summary

يتم تقديم بروتوكولات لتقييم الآثار اللاإرابية والسلوكية للحركة السلبية في القوارض باستخدام الحركة الرأسية المصعد ودوران عجلة فيريس.

Abstract

الهدف العام من هذه الدراسة هو تقييم الآثار اللاإرادية والسلوكية للحركة السلبية في القوارض باستخدام الحركة الرأسية المصعد وأجهزة دوران عجلة فيريس. يمكن أن تساعد هذه المقالات في تأكيد سلامة الجهاز العصبي اللاإراني وأدائه الطبيعي. وهي مقترنة بمقاييس كمية تستند إلى عد التغوط، والفحص في الميدان المفتوح، وعبور شعاع التوازن. مزايا هذه الاختبارات هي بساطتها، واستنساخها، والتدابير السلوكية الكمية. القيود المفروضة على هذه المقالات هي أن ردود الفعل اللاإرادية يمكن أن تكون ظواهر الاضطرابات غير الدهليزية وأن هناك حاجة إلى نظام دهليزي فعال. فحص اضطرابات مثل دوار الحركة سوف تكون مساعدة كبيرة من الإجراءات التفصيلية لهذه الاختبارات.

Introduction

دوار الحركة (MS) بسبب التحفيز الفيسو الدهليزي غير الطبيعي يؤدي إلى رد فعل اللاإرادي ، مما يثير أعراضًا مثل الانزعاج شرسوفي ، الغثيان و / أو القيء1. وفقا للنظريات الحالية، قد يكون سبب دوار الحركة من قبل صراع الحسية أو عدم تطابق الخلايا العصبية من تلقي معلومات الحركة المتكاملة التي تختلف عن النموذج الداخلي المتوقع للبيئة2،3 أو عدم الاستقرار الوضعي كما قد يحدث على سفينة yawing4،5. على الرغم من التقدم الكبير في مجال دوار الحركة والأداء اللاإرادي الدهليزي6،7،8،9،10،11،12، يمكن مساعدة البحوث المستقبلية من خلال بروتوكولات تقييم موحدة. تقييم الآثار اللاإرابية للحركات السلبية القياسية سيفيد إلى حد كبير التحقيقات في أسباب والوقاية من دوار الحركة. الهدف العام لهذه الدراسة هو تقييم الآثار اللاإرابية والسلوكية للحركة السلبية في القوارض. تسمح النماذج الحيوانية، مثل القوارض، بالتلاعب التجريبي السهل (على سبيل المثال، الحركة السلبية والصيدلانية) والتقييم السلوكي، والتي يمكن استخدامها لدراسة مسببات دوار الحركة. هنا، نقدم بطارية مفصلة لاختبار آثار الحركة السلبية وسلامة الأداء الدهليزي.

هذه الدراسة تفاصيل اثنين من المقالات، مصعد الحركة الرأسية (EVM) ودوران عجلة فيريس (FWR)، التي تحفز ردود الفعل اللاإرابية للحركة السلبية. وتقترن الاختبارات إلى ثلاثة مقاييس سلوكية كمية ، شعاع التوازن (على الفئران13 والفئران14،15،16،17)، فحص الحقل المفتوح ، وعد التغوط. وEVM (على غرار الملعب ولفة من سفينة تواجه موجة) يقيم الأداء الدهليزي من خلال تحفيز الأجهزة الحسية otolith التي ترميز التسارع الخطي (أي، saccule التي تستجيب للحركات في الطائرة الرأسية)18. الجهاز FWR (دوران الطرد المركزي أو الحركة الجيوب الأنفية) يحفز أجهزة otolith عن طريق التسارع الخطي والقنوات نصف الدائرية عن طريق التسارع الزاوي19،20. جهاز دوران عجلة فيريس/الطرد المركزي فريد من نوعه في تقييمه اللاإرادي. حتى الآن ، فإن الجهاز الوحيد المماثل في الأدب هو دوران المحور خارج العمودية (OVAR) القرص الدوار ، والذي يستخدم لفحص منعكس الدهليزي - العين (VOR)18،21،22، تجنب مشروط23،24، وآثار الجاذبية المفرطة25،26،27. وبإزالة الـ EVM وأداة FWR إجراء تحفيز الدهليزي مما يؤدي إلى ردود فعل اللاإرادي. نحن الزوجين EVM وFWR إلى القياسات الكمية مثل شعاع التوازن، عد التغوط، وتحليل الحقل المفتوح28،29،30،لضمان نتائج قوية وقابلة للاستنساخ. مماثلة لتلك التي سبق وصفها في الفئران13 والفئران14،15،16،17، وحزمة التوازن هو شعاع شعاع 1.0 متر طويلة علقت 0.75 م من الأرض بين اثنين من البراز الخشبي باستخدام تعديل مربع أسود بسيط في نهاية الهدف (النهاية). وقد استخدمت شعاع التوازن لتقييم القلق (الصندوق الأسود غامضة)14،17، إصابة15،16،17، وهنا ، ردود الفعل اللاإراكية التي تؤثر على التوازن. لقد قمنا بإجراء عد التغوط لتقييم الاستجابة اللاإرادية في نموذج دوار الحركة سابقًا ، وهو قياس كمي موثوق به يتم تنفيذه بسهولة ويتم تقييمه بشكل لا لبس فيه6،8،9،11. يستخدم تحليل الحقل المفتوح تقييمًا بسيطًا لسلوك الصندوق الأسود المفتوح باستخدام Ethovision28، Bonsai30، أو تحليل فيديو بسيط في Matlab29 لتحديد السلوك مثل الحركة. في البروتوكول الحالي، نستخدم المسافة الإجمالية المقطوعة، ولكننا نلاحظ وجود العديد من النماذج المختلفة (على سبيل المثال، السطاج، ومنطقة الحركة، والسرعة، وما إلى ذلك) 28،29،30. بشكل جماعي ، تشكل هذه الإجراءات مجموعة قصيرة من التقييمات لفحص وتقييم ردود الفعل اللاإرابية على الحركة السلبية ، على سبيل المثال في دوار الحركة6،7،8،9،10،11. يمكن تكييف المقالات الحالية مع مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد وافقت لجنة أخلاقيات التجارب على الحيوانات التابعة للجامعة الطبية العسكرية الثانية (شنغهاي، الصين) على هذه الدراسة والإجراءات وفقاً لدليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (المجلس الوطني الأمريكي للبحوث، 1996).

1- الحيوانات

  1. استخدم فئران سبراغ-داولي (SD) لمدة شهرين (200-250 جم). لكل تحليل سلوكي، استخدم مجموعة منفصلة من الفئران. دائما استخدام التحكم منفصلة ومجموعات تجريبية.
    ملاحظة: كان هناك اختباران ذاتيان: EVM و FWR. كان للـ EVM ثلاثة شروط بالإضافة إلى مجموعة تحكم (= 4) مع ثلاث اختبارات سلوكية (شعاع التوازن ، عد التغوط والحقل المفتوح = 3) مع 8 فئران في كل منها لما مجموعه 96 جرذان (4 × 3 × 8). كان لدى FWR حالة واحدة بالإضافة إلى مجموعة تحكم (= 2) مع ثلاث اختبارات سلوكية (شعاع التوازن ، عد التغوط والحقل المفتوح = 3) مع 8 فئران في كل منها لما مجموعه 48 جرذان (2 × 3 × 8). في المجموع، نبلغ عن 144 فأراً.
  2. القوارض قفص تحت درجة حرارة ثابتة 25 درجة مئوية والرطوبة 60٪-70٪.
  3. القوارض منزل في 12 ح / 12 ساعة الضوء / دورات الظلام مع إمكانية الحصول على الغذاء ومياه الشرب الإعلانية libitum.
    ملاحظة: بما أن البروتوكولات التالية هي تجارب سلوكية، يجب التعامل مع الفئران بلطف. التعامل مع الحيوانات يجب أن يكون بكلتا يديه مع الجسم والدعم الخلفي، حتى لا للحث على القلق.
  4. إجراء التجارب (EVM و FWR) وتقييمات (شعاع التوازن والتقييم الميداني المفتوح) في الظلام لتقليل الإشارات البصرية.

2. مصعد جهاز الحركة العمودية

  1. قم بإجراء إجراءات الحركة الرأسية للمصعد في ظلام دامس لتقليل الإشارات البصرية.
  2. ضع القوارض في صندوق Plexiglas (22.5 سم × 26 سم × 20 سم). هنا يمكن أن يستوعب مربع Plexiglas أربعة قوارض (جهاز مصنوع خصيصًا).
  3. تأكد من تثبيت مربع مغلقة ومغلقة بشكل آمن لتجنب القوارض تسقط. ضع صندوق زجاج شبكي على لوحة المصعد لجهاز الحركة الرأسية للمصعد (جهاز مصنوع خصيصًا).
  4. قم بتشغيل جهاز الحركة الرأسية للمصعد إلى أدنى إعداد للتأقلم.
  5. تعيين السعة كما 22 سم صعودا و 22 سم من محايدة. تغيير تدريجيا المصعد الحركة الرأسية على النحو التالي:
    1. تعيين الفترات الأولية على النحو 2500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة، 2000 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة، و 1500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة.
    2. استخدام فترة اختبار من 1000 مللي ثانية لمدة 2 ساعة.
    3. إبطاء الجهاز في الاتجاه المعاكس باستخدام فترات من 1500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة، 2000 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة، و 2500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة.

3. فيريس عجلة دوران الجهاز

  1. إعداد جهاز دوران عجلة فيريس
    1. ضع الحاوية الزجاجية (22.5 سم × 26 سم × 20 سم) على مقعد خشبي (جهاز مصنوع خصيصًا).
    2. ضع القوارض في حاوية زجاج شبكي مع محور طويل من الجسم عمودي على قضيب الدوران الأفقي للعجلة فيريس (جهاز مخصص الصنع).
      ملاحظة: يضمن الموضع مع الجسم عمودي على قضيب أفقي تحفيز أجهزة otolith (الأمامي الخلفي والاتجاه الرأسي) أثناء الدوران.
    3. أغلق صندوق البليفيجلاس بشكل آمن.
    4. ضع المجموعة الثانية من القوارض في حاوية زجاج شبكي مع محور طويل من الجسم عمودي على قضيب الدوران الأفقي على الذراع الثاني لجهاز دوران عجلة فيريس. استخدام مجموعة ثانية من القوارض مع كتلة مماثلة لتحقيق التوازن فيريس عجلة.
    5. أغلق بشكل آمن صندوق البلكسيجلاس وضعه على جهاز دوران عجلة فيريس.
  2. إجراء دوران عجلة فيريس
    1. تنفيذ إجراءات دوران عجلة فيريس في ظلام دامس لتقليل الإشارات البصرية.
    2. بدء تشغيل عجلة فيريس الدورية في اتجاه عقارب الساعة في 16°/s2 للوصول إلى سرعة زاوية من 120 درجة/ث، ومن ثم تبدأ في تباطؤ في 48 درجة/ ث2 لتصل إلى 0°/s. بعد توقف 1 s، يكون الحاوية الاستمرار في تدوير في اتجاه عكس عقارب الساعة في نفس الطريقة أعلاه (تسارع في 16 درجة / ث2 للوصول إلى سرعة زاوية من 120 درجة / ث ثم تباطؤ في 48 درجة / ث2 للوصول إلى 0 درجة / ث). تتطلب دورة عكس عقارب الساعة وقفة عكس عقارب الساعة حوالي 10 s للوصول إلى موضعها الأولي.
    3. استمر في الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة لمدة ساعتين لكل جلسة لتقريبًا 720 دورًا.

4. تقييم EVM وFWR

ملاحظة: يتم تقييم جهاز دوران عجلة فيريس والحركة الرأسية للمصعد من خلال ثلاثة إجراءات: اختبار شعاع التوازن، وإحصاء التغوط، والفحص في الحقل المفتوح. وتستخدم إجراءات متطابقة لتقييم الحركة الرأسية المصعد. وينبغي أن تتم إجراءات التقييم هذه في أقرب وقت ممكن بعد دوران عجلة فيريس أو حركة رأسية للمصعد.

  1. شعاع التوازن
    1. إعداد شعاع التوازن
      1. إعداد شعاع التوازن10،11،12 عن طريق وضع اثنين من البراز الخشبي (حوالي 0.75 م في الارتفاع) في الحقل التجريبي ، ما يقرب من 110 سم عن بعضها البعض.
      2. ضع صندوق بلاستيكي أسود (15 سم × 15 سم × 8 سم) على براز النهاية.
      3. ضع شعاعخشبي ضيق (2.5 سم × 130 سم) بين البرازين ، مع ترك مسافة 100 سم بين حواف البراز ، من البراز إلى البراز النهائي.
        ملاحظة: يجب أن يكون مدخل الصندوق البلاستيكي الأسود عند خط النهاية من 100 سم.
      4. ضع مصباحًا في براز البداية. شغّل المصباح.
      5. قم بإيقاف تشغيل أضواء الغرفة وتأكد من أن الغرفة مظلمة قدر الإمكان. وهذا يضمن القوارض يتبع اتجاه شعاع التوازن من المنطقة المضاءة إلى المنطقة الغامضة.
    2. إجراءات شعاع التوازن
      ملاحظة: يتم تقييم إجراء قياس التنسيق الحركي لشعاع التوازن عن طريق قياس الوقت الذي تم اتخاذه لاجتياز الشعاع الخشبي المرتفع.
      1. تدريب كل قارض يوميا لمدة 3 أيام متتالية، قبل فترة الفحص، من أجل تحقيق أداء مستقر على شعاع التوازن10. تدريب عن طريق إدخال الجرذ إلى شعاع في الزاوية مضاءة ودفعها لعبور شعاع. في نهاية المطاف الجرذ سوف تعبر بمحض إرادتها. الفئران في البروتوكول الحالي استغرق 3.6 ± 0.9 ثانية.
        ملاحظة: تفشل بعض القوارض في تحقيق أداء مستقر أثناء التدريب ويجب استبعادها. بعض القوارض لا تؤدي المهمة في حين أن البعض الآخر يفتقر إلى الدافع لعبور الشعاع. كان الأداء المستقر فترتين تجريبيتين متتاليتين من أوقات العبور أقل من 4 ثوان. إذا سقط الجرذ أثناء التدريب أو التقييم ، فيجب تصنيفه على أنه "سقوط" للفئران ولا يتم تقييمه أكثر.
      2. لإجراء الفعلية، ضع القوارض المدربين على البراز بداية بالقرب من الضوء واضغط في وقت واحد بدء على ساعة توقيت. القوارض يجب عبور شعاع التوازن بسرعة وأدخل الصندوق الأسود على البراز النهاية.
      3. اضغط على بدء على ساعة توقيت مرة واحدة القوارض في مكان واضغط على وقف عندما يدخل الأنف مربع الظلام على البراز النهاية. الوقت لاجتياز شعاع هو من البراز بداية لإنهاء البراز.
        ملاحظة: بمجرد تدريب القوارض ، يمكنك إجراء تدخل أو تلاعب ، مثل إثارة دوار الحركة ، قبل التقييم. يمكنك أيضًا الحصول على قياس خط الأساس ، قبل التدخل ، باستخدام الوقت لاجتياز جلسة التدريب الأخيرة.
  2. عد التغوط
    1. ضع حاوية الزجاج الزجاجي التي تحتوي على القوارض الأربعة على مقعد بعد فترة اختبار عجلة فيريس.
    2. إزالة القوارض ووضعها في صناديق فردية مفتوحة المجال (أدناه).
    3. عد عدد كريات البراز في مربع زجاج شبكي يعزى إلى كل القوارض.
      ملاحظة: يمكن الحصول على قياس خط الأساس، للمقارنة مع التقييم بعد حركة المصعد، عن طريق عد كريات البراز قبل الخضوع للحركة الرأسية للمصعد.
  3. امتحان مفتوح
    1. ضع القوارض في مربع الحقل المفتوح (40 سم × 40 سم × 45 سم).
    2. تسجيل سلوك الحقل المفتوح باستخدام كاميرا فيديو الأشعة تحت الحمراء لمدة 3 دقيقة28،29،30.
    3. تحديد المسافة الإجمالية المقطوعة.
      ملاحظة: من المهم جدا عدم وضع القوارض في مربع الحقل المفتوح قبل الحركة الرأسية المصعد. يجب أن تكون البيئة جديدة للقوارض. ولذلك، لا ينبغي أخذ قياسات خط الأساس للفحص في الميدان المفتوح.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يوضح الشكل 2 نتائج شعاع التوازن التمثيلي للوقت الذي تم اتخاذه في المستعرضة. تم تدريب الفئران لمدة 3 أيام متتالية من أجل تحقيق أداء مستقر على شعاع التوازن10. في اليوم التالي، تم تقييم الفئران لأداء شعاع التوازن. في المحور ص من الشكل، لدينا عدد من الثواني التي اتخذت للقوارض لعبور شعاع التوازن لعجلة فيريس، والحركة الرأسية المصعد، ومجموعات التحكم لأغراض البيان.

ويبين الشكل 3 نتائج عدد التغوط التمثيلية. بالنسبة للحركة الرأسية للمصعد، كانت الفئران في واحدة من ثلاث مجموعات دوران مختلفة من 0.8 هرتز و0.4 هرتز وحركة عمودية 0.2 هرتز، بالإضافة إلى مجموعة تحكم تسمى المجموعة الثابتة. التكافؤ لفترات الحركة لدينا هو على النحو التالي: التردد = 0.8Hz = 1/0.8 = 0.1250s = 1250 مللي ثانية، التردد = 0.4هرتز = 1/0.4 = 0.2500s = 2500 مللي ثانية، والتردد = 0.2هرتز = 1/0.2 = 0.5000s = 5000 مللي ثانية. زاد التغير في الحركة الرأسية هرتز التغوط لمدة 0.4 هرتز (t = 3.4064، df = 14، p = 0.0043) و 0.8 هرتز (t = 10.6895، df = 14، p < 0.0001). بالنسبة لدوران عجلة فيريس، تم تدوير الفئران في دورة عكس عقارب الساعة وقفة عقارب الساعة تستمر حوالي 10 ق للوصول إلى موضعها الأولي. واستمرت دورة التناوب بأكملها لمدة ساعتين. تمت مقارنة مجموعة دوران عجلة فيريس بمجموعة تحكم، تسمى المجموعة الثابتة. زادت مجموعة دوران عجلة فيريس التغوط كما هو محدد من قبل اختبار t (t = 10.6895، df = 14، p < 0.0001).

ويبين الشكل 4 الفحص الميداني المفتوح لمجموع نتائج المسافة المقطوعة. تم جمع هذه البيانات باستخدام برنامج تتبع الفيديو التجاري لتحليل سلوك الحقل المفتوح(جدول المواد)28، ولكن توجد العديد من خطوط أنابيب البرمجيات المفتوحة المصدر لتحليل الفيديو السلوكي مثل Bonsai30 وواحدة طورتها مجموعتنا استنادًا إلى Matlab29. أيضا، هنا، تم تقييم المسافة الإجمالية المقطوعة كمقياس، ولكن يمكن استخدام الاختلافات بين الإطار والإطار لتحديد السلوكيات الأخرى مثل الحركة الرأسية. بالنسبة للحركة الرأسية للمصعد، كانت الفئران في واحدة من ثلاث مجموعات دوران مختلفة من 0.8 هرتز و0.4 هرتز وحركة عمودية 0.2 هرتز، بالإضافة إلى مجموعة تحكم تسمى المجموعة الثابتة. انخفض EVM بشكل ملحوظ مسافة الحقل المفتوح المقطوعة (ANOVA في اتجاه واحد ، F (3،31) = 16.5994 ، p < 0.00001). انخفض التغير في الحركة الرأسية هرتز الحركة في المجال المفتوح ل0.4 هرتز (t = 3.1354، df = 14، p = 0.0073) و 0.8 هرتز (t = 5.8929، df = 14، p < 0.001). بالنسبة لدوران عجلة فيريس، تم تدوير الفئران في دورة عكس عقارب الساعة وقفة عقارب الساعة تستمر حوالي 10 ق للوصول إلى موضعها الأولي. واستمرت دورة التناوب بأكملها لمدة ساعتين. تمت مقارنة مجموعة دوران عجلة فيريس بمجموعة تحكم، تسمى المجموعة الثابتة. انخفضت مجموعة دوران عجلة فيريس الحركة في المجال المفتوح كما يحددها اختبار t (t = 4.3341، df = 14، p = 0.0007).

وقد استخدم عدد من الدراسات المنشورة البروتوكولات الموضحة هنا6،7،8،9،10، 11،12. درس مثال واحد مؤخرا من مجموعتنا الآليات وراء الميثاميلامين anticholingenics وسكوبولامين تخفيف الحركة الناجمة عن المرض أعراض الجهاز الهضمي12.

Figure 1
الشكل 1: الأجهزة المستخدمة. (أ)شعاع التوازن. شعاع التوازن هو شعاع خشبي ضيق (2.5 سم × 130 سم) بين البرازين وضعت 100 سم (حوالي 0.75 متر في الارتفاع) عن بعضها البعض. يتم وضع مصباح في البراز بداية ومربع من البلاستيك الأسود (15 سم × 15 سم × 8 سم) على البراز النهاية. (ب)مصعد جهاز الحركة الرأسية. يتم تعيين سعة جهاز الحركة الرأسية المصعد في 22 سم صعودا و 22 سم إلى أسفل من محايدة. تتكون الحركة الرأسية للإحماء من فترة 2500 مللي ثانية لمدة 5 سنوات ، و 2000 مللي ثانية لمدة 5 سنوات ، و 1500 مللي ثانية لمدة 5 سنوات. تتكون حركة الاختبار من فترة 1000 مللي ثانية لمدة ساعتين. يتم إبطاء جهاز الحركة الرأسية المصعد في الاتجاه المعاكس باستخدام فترة 1500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة ، 2000 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة ، و 2500 مللي ثانية لمدة 5 دقيقة. يتم وضع الفئران الرأس نحو الجزء الأمامي من جهاز الحركة الرأسي المصعد. (ج)جهاز دوران عجلة فيريس. تدور عجلة فيريس في اتجاه عقارب الساعة عند 16 درجة/ث2 تتسارع إلى 120 درجة/ث، ثم تتباطأ عند 48 درجة/ث2 لتصل إلى 0 درجة/ث، ومتوقفة لمدة 1 ث، ثم تدور في اتجاه عقارب الساعة (16 درجة/ث2 تتسارع إلى 120 درجة/ث، ثم تتباطأ عند 48 درجة/ث2 لتصل إلى 0°/s). تتطلب دورة عكس عقارب الساعة وقفة عكس عقارب الساعة ~ 10 s للوصول إلى موضعها الأولي. يتم وضع الفئران الرأس نحو مركز جهاز دوران عجلة فيريس. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: نتائج شعاع التوازن. الوقت الذي استغرقه عرض الشعاع (متوسط ± الانحراف المعياري). يشير المحور ص الثواني التي اتخذت لعرض شعاع. تم تدريب الفئران لمدة ثلاثة أيام قبل التقييم من أجل تحقيق أداء مستقر على شعاع التوازن10. التقييم المسبق مع الحركة الرأسية المصعد أو أجهزة عجلة فيريس يزيد بشكل كبير من وقت العبور. تم إجراء الاختبار الإحصائي بواسطة اختبار t ذو ذيلين مع تصحيح بونفيروني بين التحكم وكل مجموعة أخرى. يشير إلى p < 0.001. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: نتائج عدد التغوط. نتائج الحركة الرأسية للمصعد(أ)لوحة اليسار - عدد التغوط (متوسط ± الانحراف المعياري) حسب المجموعة لـ 0.8 هرتز و0.4 هرتز والحركة الرأسية 0.2 هرتز، بالإضافة إلى مجموعة تحكم، تسمى المجموعة الثابتة عند 0 هرتز. لاحظ الزيادة الكبيرة في التغوط لـ 0.8 هرتز و0.4 هرتز كما هو مبين في العلامات النجمية. نتائج دوران عجلة فيريس(ب)اللوحة اليمنى - عدد التغوط (متوسط ± الانحراف المعياري) لمجموعة الفئران دوران عجلة فيريس (انظر وصف لنموذج السرعة الزاوية) ومجموعة تحكم (0 هرتز)، ودعا المجموعة الثابتة. لاحظ الزيادة الكبيرة في التغوط لمجموعة الدوران كما هو مبين في العلامات النجمية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: مجموع المسافة المقطوعة. (أ)نتائج الحركة الرأسية للمصعد. تتكون هذه اللوحة من المسافة الإجمالية المقطوعة (متوسط ± الانحراف المعياري) بمقدار سم في اختبار الحركة الميدانية المفتوحة حسب المجموعة مقابل 0.8 هرتز و0.4 هرتز والحركة الرأسية 0.2 هرتز، بالإضافة إلى مجموعة تحكم (ثابتة). لاحظ الانخفاض الكبير في المسافة الإجمالية المقطوعة لـ 0.8 هرتز و 0.4 هرتز كما هو مبين في العلامات النجمية. تم إجراء الاختبار الإحصائي بواسطة اختبار t ذو ذيلين مع تصحيح بونفيروني بين التحكم وكل مجموعة أخرى. ** يشير إلى p < 0.01 و *** يشير p < 0.001. (ب)نتائج دوران عجلة فيريس. تتكون هذه اللوحة من المسافة الإجمالية المقطوعة (متوسط ± الانحراف المعياري) بمقدار سم في اختبار الحركة في الحقل المفتوح لمجموعة فئران دوران عجلة فيريس ومجموعة تحكم (ثابتة). لاحظ الانخفاض الكبير في المسافة الإجمالية كما هو مبين في العلامات النجمية. تم إجراء الاختبار الإحصائي بواسطة اختبار t ذي ذيلين بين التحكم ومجموعة عجلة فيريس. يشير إلى p < 0.001. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وتصف هذه الدراسة تقييم الاستجابات اللاإرابية للحركة السلبية في القوارض باستخدام الحركة الرأسية للمصعد ودوران عجلة فيريس. يمكن اعتماد هذه المعدات والإجراءات بسهولة للقوارض الأخرى والعديد من التعديلات على الاختبارات موجودة لتأكيد الأداء الدهليزي في ظروف مختلفة ، مثل أثناء التحدي الدوائي أو التدخلات الجراحية. وقد أدى البحث في مرض التصلب العصبي المتعدد التي أثارها التحفيز الدهليزي إلى نظرية أن الصراع الحسي أو عدم التطابق العصبي الناجم عن تلقي المعلومات البصرية التي تختلف عن النموذج الداخلي المتوقع للبيئة2،3 يؤدي إلى رد فعل اللاإرادي مما يثير أعراض مثل هذا الانزعاج شرسوفي ، والغثيان و / أو القيء1. وقد أوجزت نظريات أخرى أن عدم الاستقرار الوضعي ، كما سيحدث على سفينة yawing4،5، يثير رد فعل لاإرابي. على الرغم من هذه التطورات الكبيرة، لا تزال هناك أسئلة يمكن أن تساعدها بروتوكولات التقييم مثل الحركة الرأسية للمصعد ودوران عجلة فيريس.

خطوة حاسمة لشعاع التوازن هو التدريب. يجب أن تكون دوافع الفئران والثقة لعبور شعاع; وإلا، فإن التوازن (أي النزاهة الدهليزية) لا يقاس في فترة التقييم. للباحثين المهتمين في دراسة القلق14،17 أو إصابة الصدمة15،16،17، سلوكيات أخرى أثناء التدريب أو توازن عبور شعاع قد تكون ذات صلة. على سبيل المثال ، في أبحاث القلق باستخدام شعاع التوازن ، التغوط ، التبول ، السقوط ، والأخطاء يمكن تعدادها14. أيضا في بعض مجالات البحث ، يمكن تقييم القوارض التي تفتقر إلى الدافع لعبور الشعاع بشكل مختلف13،14،15، 16،17. ومن الأهمية بمكان أثناء حركة المصعد العمودي ودوران عجلة فيريس لضمان أن يتم تثبيت مربع مغلقة ومغلقة بشكل آمن، كما القوارض في مربع غير آمن قد تكون مدفوعة والجرحى. أيضا، تأكد من أن يتم تقييم القوارض في مربع الحقل المفتوح28،29،30 مرة واحدة فقط ومباشرة بعد الحركة العمودية المصعد وعجلة فيريس لضمان التقييم السريع للآثار الدهليزية.

وتستخدم البروتوكولات المذكورة أعلاه مقاييس كمية. لذلك ، تشمل القيود المفروضة على شعاع التوازن القوارض التي تفتقر إلى الدافع لعبور الشعاع ، حيث أن التوازن هو السلوك الذي يتم تقييمه. القيود المفروضة على الحركة العمودية المصعد وفيريس عجلة دوران التغوط تشمل تتطلب القوارض تغذية جيدة. وهذا أمر ضروري؛ خلاف ذلك ، قد لا تواجه القوارض رد فعل ذاتي قوي لتحفيز الدهليزية. ومن الممارسات الجيدة ملاحظة عدد التغوط الأساسي لفترة عادية/مراقبة مدتها 2.5 ساعة لأغراض المقارنة.

وثمة اعتبار هام آخر عند استخدام البروتوكولات، وتفسير النتائج، هو الاختلافات في استجابات دوار الحركة عبر الأنواع. في البشر ، وأيضا الأنواع الأخرى مثل القطط والكلاب ، وretching والقيء هما الأعراض الشائعة31،32،33،34. الجرذان، من ناحية أخرى، لا يمكن أن تتقيأ. ومع ذلك ، تظهر الفئران أعراض دوار الحركة مثل pica35،36، استجابة التغوط37، والحد من الحركةالتلقائية 35،38. أيضا ، يعتمد البشر في المقام الأول على الرؤية للمدخلات الحسية ودوار الحركة من المرجح أن يرتبط بالصراع الحسي مع النظام الدهليزي2،39. في الفئران ، وخاصة الفئران المهق (على سبيل المثال ، Sprague - Dawley) ، والرؤية ليست عادة بالمعنى الأساسي ، ولكن بدلا من somatosensory (شعيرات). وقد يؤدي ذلك إلى اختلافات بين الأنواع في المساهمات النسبية لمختلف المدخلات الحسية في النزاع. وأخيرا، هناك اختلافات بين أنواع القوارض في استجابة دوار الحركة. على سبيل المثال ، فإن الماوس الزبابة (Suncus murinus) قادر على الحصول على استجابة قيء40،41.

بشكل جماعي تشكل الإجراءات الموصوفة بطارية قصيرة من التقييمات لفحص وتقييم ردود الفعل اللاإرابية في القوارض أثناء دوار الحركة6،7،8،9،10،11. التقنيات الحالية إلى جانب المزيد من التدابير الفسيولوجية مثل الفيزيولوجيا الكهربائية لتحديد العواقب القشرية أثناء التحفيز الدهليزي سيكون من مصلحة كبيرة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ولا يعلن صاحبا البلاغ عن أي تضارب مالي أو غير مالي في المصالح. يحتوي جهاز FWR على براءة اختراع في الصين: ZL201120231912.1.

Acknowledgments

وقد دعم هذا العمل جزئيا مجلس هونغ كونغ لمنح البحوث، ومخطط الحياة الوظيفية المبكرة، والمشروع #21201217 إلى جيم. يحتوي جهاز FWR على براءة اختراع في الصين: ZL201120231912.1.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Elevator vertical motion device Custom Custom-made Elevator vertical motion device to desired specifications
Ethovision Noldus Information Technology Video tracking software
Ferris-wheel rotation device Custom Custom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications
Latex, polyvinyl or nitrile gloves AMMEX Use unpowdered gloves 8-mil
Open field box Custom Darkened plexiglass box with IR camera
Rat or mouse JAX labs Any small rodent
Small rodent cage Tecniplast 1284L
Wooden beam and stools Custom Custom-made wooden beam and stools to specifications indicated

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
  2. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. Journal of the Royal Society of Medicine. 71, 819-829 (1978).
  3. Keshavarz, B., Hettinger, L. J., Kennedy, R. S., Campos, J. L. Demonstrating the potential for dynamic auditory stimulation to contribute to motion sickness. PLOS One. 9, 101016 (2014).
  4. Stoffregen, T. A., Chen, F. C., Varlet, M., Alcantara, C., Bardy, B. G. Getting your sea legs. PLoS One. 8, 66949 (2013).
  5. Smart, L. J. Jr, Pagulayan, R. J., Stoffregen, T. A. Self-induced motion sickness in unperturbed stance. Brain Research Bulletin. 47, 449-457 (1998).
  6. Wang, J. Q., et al. Temporal change in NMDA receptor signaling and GABAA receptor expression in rat caudal vestibular nucleus during motion sickness habituation. Brain Research. 1461, 30-40 (2012).
  7. Cai, Y. L., et al. Glutamatergic vestibular neurons express FOS after vestibular stimulation and project to the NTS and the PBN in rats. Neuroscience Letters. 417, 132-137 (2007).
  8. Cai, Y. L., et al. Decreased Fos protein expression in rat caudal vestibular nucleus is associated with motion sickness habituation. Neuroscience Letters. 480, 87-91 (2010).
  9. Wang, J. Q., Qi, R. R., Zhou, W., Tang, Y. F., Pan, L. L., Cai, Y. Differential Gene Expression profile in the rat caudal vestibular nucleus is associated with individual differences in motion sickness susceptibility. PLoS One. 10, 0124203 (2015).
  10. Zhou, W., et al. Sex and age differences in motion sickness in rats: The correlation with blood hormone responses and neuronal activation in the vestibular and autonomic nuclei. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 29 (2017).
  11. Wang, J., Liu, J., Pan, L., Qi, R., Liu, P., Zhou, W., Cai, Y. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385 (2017).
  12. Qi, R., et al. Anti-cholinergics mecamylamine and scopolamine alleviate motion sickness-induced gastrointestinal symptoms through both peripheral and central actions. Neuropharmacology. 146, 252-263 (2019).
  13. Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. Journal of Visualized Experiments. (49), e2376 (2011).
  14. Kalueff, A. V., Minasyan, A., Tuohimaa, P. Behavioural characterization in rats using the elevated alley Suok test. Behavioural Brain Research. 30 (1), 52-57 (2005).
  15. Piot-Grosjean, O., Wahl, F., Gobbo, O., Stutzmann, J. M. Assessment of sensorimotor and cognitive deficits induced by a moderate traumatic injury in the right parietal cortex of the rat. Neurobiology of Disease. 8 (6), 1082-1093 (2001).
  16. Goldstein, L. B., Davis, J. N. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury. Journal of Neuroscience Methods. 31 (2), 101-107 (1990).
  17. Sweis, B. M., et al. modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behavioural Brain Research. 296, 149-156 (2016).
  18. Hess, B. J., Dieringer, N. Spatial organization of the maculo-ocular reflex of the rat: Responses during off-vertical axis rotation. European Journal of Neuroscience. 2, 909-919 (1990).
  19. Armstrong, P. A., et al. Preserved otolith organ function in caspase-3-deficient mice with impaired horizontal semicircular canal function. Experimental Brain Research. 233 (6), 1825-1835 (2015).
  20. Riccio, D. C., Thach, J. S. Jr Response suppression produced by vestibular stimulation in the rat. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 11 (4), 479-488 (1968).
  21. Rabbath, G., et al. Abnormal vestibular control of gaze and posture in a strain of a waltzing rat. Experimental Brain Research. 136, 211-223 (2001).
  22. Brettler, S. C., et al. The effect of gravity on the horizontal and vertical vestibulo-ocular reflex in the rat. Experimental Brain Research. 132, 434-444 (2000).
  23. Hutchison, S. L. Taste aversion in albino rats using centrifugal spin as an unconditioned stimulus. Psychological Reports. 33 (2), 467-470 (1973).
  24. Green, K. F., Lee, D. W. Effects of centrifugal rotation on analgesia and conditioned flavor aversions. Physiology & Behavior. 40 (2), 201-205 (1987).
  25. Tse, Y. C., et al. Developmental expression of NMDA and AMPA receptor subunits in vestibular nuclear neurons that encode gravity-related horizontal orientations. Journal of Comparative Neurology. 508 (2), 343-364 (2008).
  26. Lai, C. H., Tse, Y. C., Shum, D. K., Yung, K. K., Chan, Y. S. Fos expression in otolith-related brainstem neurons of postnatal rats following off-vertical axis rotation. Journal of Comparative Neurology. 470 (3), 282-296 (2004).
  27. Lai, S. K., Lai, C. H., Yung, K. K., Shum, D. K., Chan, Y. S. Maturation of otolith-related brainstem neurons in the detection of vertical linear acceleration in rats. European Journal of Neuroscience. 23 (9), 2431-2446 (2006).
  28. Aitken, P., Zheng, Y., Smith, P. F. Ethovision analysis of open field behaviour in rats following bilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 27 (2-3), 89-101 (2017).
  29. Gao, V., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Validation of video motion-detection scoring of forced swim test in mice. Journal of Neuroscience Methods. 235, 59-64 (2014).
  30. Lopes, G., et al. Bonsai: an event-based framework for processing and controlling data streams. Frontiers in Neuroinformatics. 9, 7 (2015).
  31. Conder, G. A., Sedlacek, H. S., Boucher, J. F., Clemence, R. G. Efficacy and safety of maropitant, a selective neurokinin 1 receptor antagonist, in two randomized clinical trials for prevention of vomiting due to motion sickness in dogs. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics. 31, 528-532 (2008).
  32. Percie du Sert, N., Chu, K. M., Wai, M. K., Rudd, J. A., Andrews, P. L. Telemetry in a motion-sickness model implicates the abdominal vagus in motion-induced gastric dysrhythmia. Experimental Physiology. 95, 768-773 (2010).
  33. Lackner, J. R. Motion sickness: more than nausea and vomiting. Experimental Brain Research. 232, 2493-2510 (2014).
  34. Lucot, J. B. Effects of naloxone on motion sickness in cats alone and with broad spectrum antiemetics. Autonomic Neuroscience. 202, 97-101 (2016).
  35. McCaffrey, R. J. Appropriateness of kaolin consumption as an index of motion sickness in the rat. Physiology & Behavior. 35, 151-156 (1985).
  36. Horn, C. C., et al. Why can't rodents vomit? A comparative behavioral, anatomical, and physiological study. PLoS One. 8 (4), 60537 (2013).
  37. Ossenkopp, K. -P., Frisken, N. L. Defecation as an index of motion sickness in the rat. Physiological Psychology. 10, 355-360 (1982).
  38. Ossenkopp, K. P., Rabi, Y. J., Eckel, L. A., Hargreaves, E. L. Reductions in body temperature and spontaneous activity in rats exposed to horizontal rotation: abolition following chemical labyrinthectomy. Physiology & Behavior. 56, 319-324 (1994).
  39. Oman, C. M. Motion sickness: a synthesis and evaluation of the sensory conflict theory. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 68, 294-303 (1990).
  40. Hu, D. L., et al. Emesis in the shrew mouse (Suncus murinus) induced by peroral and intraperitoneal administration of staphylococcal enterotoxin A. Journal of Food Protection. 62, 1350-1353 (1999).
  41. Ueno, S., Matsuki, N., Saito, H. Suncus murinus as a new experimental model for motion sickness. Life Sciences. 43, 413-420 (1988).

Tags

السلوك، القضية 156، دوار الحركة، شعاع التوازن، roatation عجلة فيريس، حركة رأسية المصعد، القوارض، فحص فتح المجال
تقييم الآثار اللاإرابية والسلوكية للحركة السلبية في الفئران باستخدام الحركة الرأسية المصعد ودوران عجلة فيريس
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y.,… More

Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y., Su, Y., Manno, S. H. C., Cheng, S. H., Lau, C., Cai, Y. Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation. J. Vis. Exp. (156), e59837, doi:10.3791/59837 (2020).

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