Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के बाद वयस्क चूहों में स्थानिक कार्य स्मृति का आकलन करने के लिए एक मीट्रिक परीक्षण

Published: May 7, 2021 doi: 10.3791/62291
Automatic Translation
*1, *2, 3, 1, 1, 1, 4, 1, *1, *1
1Department of Anesthesiology and Critical Care, Soroka Medical Center, Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine, Mayo Clinic, 3Department of Neurosurgery, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, 4Department of Physiology, Faculty of Biology, Ecology and Medicine, Dnepropetrovsk State University
* These authors contributed equally

Summary

दर्दनाक मस्तिष्क चोट (टीबीआई) आमतौर पर स्मृति हानि के साथ जुड़ा हुआ है। यहां, हम एक मीट्रिक कार्य के माध्यम से टीबीआई के बाद स्थानिक कार्य स्मृति का आकलन करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। टीबीआई के बाद स्थानिक कार्य स्मृति हानि का अध्ययन करने के लिए एक मीट्रिक परीक्षण एक उपयोगी उपकरण है।

Abstract

दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (टीबीआई) के बाद संवेदी, अल्पकालिक और दीर्घकालिक स्मृति के लिए हानि आम दुष्प्रभाव हैं। मानव अध्ययन की नैतिक सीमाओं के कारण, पशु मॉडल उपचार विधियों का परीक्षण करने और स्थिति के तंत्र और संबंधित जटिलताओं का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त विकल्प प्रदान करते हैं। प्रयोगात्मक कृंतक मॉडल ऐतिहासिक रूप से उनकी पहुंच, कम लागत, प्रजनन क्षमता और मान्य दृष्टिकोणों के कारण सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। एक मीट्रिक परीक्षण, जो एक दूसरे से विभिन्न दूरी और कोणों पर दो वस्तुओं की नियुक्ति को याद करने की क्षमता का परीक्षण करता है, टीबीआई के बाद स्थानिक कार्य स्मृति (एसडब्ल्यूएम) में हानि का अध्ययन करने की तकनीक है। मीट्रिक कार्यों के महत्वपूर्ण फायदों में गतिशील अवलोकन की संभावना, कम लागत, प्रजनन क्षमता, कार्यान्वयन में सापेक्ष आसानी और कम तनाव वातावरण शामिल हैं। यहां, हम टीबीआई के बाद वयस्क चूहों में एसडब्ल्यूएम की हानि को मापने के लिए एक मीट्रिक परीक्षण प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। यह परीक्षण मस्तिष्क कार्य के शरीर विज्ञान और रोगविज्ञान का मूल्यांकन करने के लिए एक व्यवहार्य तरीका प्रदान करता है।

Introduction

मध्यम दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (टीबीआई) के बाद ध्यान, कार्यकारी कार्य और कुछ स्मृति घाटे जैसे न्यूरोलॉजिकल घाटे की व्यापकता 50 प्रतिशत 1 ,2,3,4,5,6,7, 8से अधिक है। टीबीआई स्थानिक अल्पकालिक, दीर्घकालिक, और काम स्मृति 9 में गंभीर हानि का कारण बनसकताहै । ये स्मृति हानि टीबीआई के कृंतक मॉडलों में देखी गई है। कृंतक मॉडल ने स्मृति का परीक्षण करने के लिए तकनीकों के विकास को सक्षम किया है, जिससे तंत्रिका स्मृति प्रणालियों में मेमोरी प्रसंस्करण पर टीबीआई के प्रभाव में गहरी परीक्षाओं की अनुमति मिली है।

क्रमशः स्थलाकृति और मीट्रिक स्थानिक सूचना प्रसंस्करण से संबंधित दो परीक्षण, स्थानिक कार्य स्मृति (एसडब्ल्यूएम) को मापने में सहायता करते हैं। स्थलाकृतिक परीक्षण पर्यावरण अंतरिक्ष के आकार या किसी वस्तु के चारों ओर कनेक्शन या बाड़े के संबंधित स्थानों को बदलने पर निर्भर करता है, जबकि मीट्रिक परीक्षण10,11वस्तुओं के बीच कोण या दूरी में परिवर्तन का आकलन करता है। गुडरिच-हुनसेकर एट अल ने सबसे पहले चूहों10 के लिए मानव स्थलाकृतिक परीक्षण को अनुकूलित किया और स्थानिक सूचना प्रसंस्करण11में पैराएटल कॉर्टेक्स (पीसी) और पृष्ठीय हिप्पोकैम्पस की भूमिकाओं को अलग करने के लिए मीट्रिक कार्य लागू किया। इसी तरह, गुरकोफ और सहयोगियों ने पार्श्व द्रव टक्कर चोट9के बाद मीट्रिक, स्थलाकृतिक और लौकिक आदेश स्मृति कार्यों का मूल्यांकन किया। मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों को नुकसान और मीट्रिक या टोपोलॉजिकल मेमोरी की हानि के बीच एक संबंध है। यह सुझाव दिया गया है कि मीट्रिक स्मृति हानि हिप्पोकैम्पस के द्विपक्षीय पृष्ठीय डेंटेट जाइरस और कॉर्नू अम्मोनिस (सीए) उप-क्षेत्र CA3 में घावों से संबंधित है, और यह कि टोपिकल मेमोरी हानि द्विपक्षीय पार्श्व प्रांतस्था घावों10, 12से संबंधित है।

इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य एक मीट्रिक कार्य के माध्यम से चूहे की आबादी में स्थानिक स्मृति घाटे का आकलन करना है। यह विधि मस्तिष्क की चोट के बाद एसडब्ल्यूएम के तंत्र की जांच करने के लिए एक उपयुक्त विकल्प है, और इसके फायदों में कार्यान्वयन में सापेक्ष आसानी, उच्च संवेदनशीलता, प्रजनन क्षमता की कम लागत, गतिशील अवलोकन की संभावना और कम तनाव का वातावरण शामिल है। बार्न्स भूलभुलैया13, 14,मॉरिस जल नेविगेशन कार्य15,16, 17,या स्थानिक भूलभुलैयाकार्य18,19जैसे अन्य व्यवहार कार्यों की तुलना में, यह मीट्रिक परीक्षण कम जटिल है। कार्यान्वयन में आसानी के कारण, मीट्रिक परीक्षण के लिए एक छोटी और कम तनावपूर्ण प्रशिक्षण अवधि की आवश्यकता होती है और केवल 2 दिन9:आदत के लिए 1 दिन और कार्य के लिए 1 दिन होती है। इसके अलावा, हमारे प्रस्तावित परीक्षण अन्य कम तनाव परीक्षणों की तुलना में प्रदर्शन करना आसान है, जैसे उपन्यास ऑब्जेक्ट रिकग्निशन (NOR) कार्य, और आदत20के अतिरिक्त दिन की आवश्यकता नहीं है।

यह पेपर मस्तिष्क की चोट के बाद एसडब्ल्यूएम के मूल्यांकन के लिए एक सीधा मॉडल प्रदान करता है। टीबीआई एसडब्ल्यूएम के बाद का यह आकलन इसके पैथोफिजियोलॉजी की अधिक व्यापक जांच में सहायता कर सकता है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

यह प्रयोग हेलसिंकी और टोक्यो की घोषणाओं की सिफारिशों और यूरोपीय समुदाय के प्रायोगिक जानवरों के उपयोग के लिए दिशा-निर्देशों के बाद किया गया था । इन प्रयोगों को बेन-गुरियन यूनिवर्सिटी ऑफ नेगेव की एनिमल केयर कमेटी ने मंजूरी दी थी । एक प्रोटोकॉल समय रेखा चित्र 1में सचित्र है ।

1. सर्जिकल प्रक्रियाओं और तरल पदार्थ टक्कर टीबीआई

  1. पुरुष और महिला वयस्क स्प्राग-डावले चूहों का चयन करें, जो 22 ± 1 डिग्री सेल्सियस के कमरे के तापमान पर रखे गए हैं, और 12-12 घंटे प्रकाश-अंधेरे चक्र के साथ 40%-60% की आर्द्रता।
  2. चाउ और पानी विज्ञापन libitum केरूप में भोजन प्रदान करते हैं । सुबह के समय, यानी 6:00 ए.m और 12:00 पी.m के बीच प्रयोग करें ।
  3. प्रयोग शुरू होने से पहले नियंत्रण और टीबीआई दोनों समूहों के लिए बेसलाइन न्यूरोलॉजिकल मूल्यांकन करें (नीचे अनुभाग 2 देखें)।
  4. एनेस्थेटाइज करने के लिए 4% आइसोफ्लुनायर और एनेस्थीसिया के रखरखाव के लिए 1.5% साँस के साथ चूहों को एनेस्थेटाइज करें। सुनिश्चित करें कि एक अड़चन के जवाब में पेडल पलटा या आंदोलन का परीक्षण करके चूहा स्थिर है।
    नोट: संज्ञाहरण के लिए एक सतत आइसोफ्लुन प्रशासन प्रणाली का उपयोग करें। एसेप्टिक परिस्थितियों में सभी प्रक्रियाओं का प्रदर्शन करें।
  5. पहले21, 22वर्णित पैरासिटामिक फ्लूइड-टक्कर की चोट का प्रदर्शन करें।
  6. चीरा लगाने से पहले संभावित चीरा साइट के साथ 0.5% bupivacaine के 0.2 मिलीएल को सुस्वाम रूप से इंजेक्ट करें। वसूली कक्ष में चूहे को रैंसफर करें और 24 घंटे के लिए न्यूरोलॉजिकल (जैसे, पक्षाघात), श्वसन (जैसे, श्वसन गिरफ्तारी) और हृदय राज्य (उदाहरण के लिए, नरम ऊतक परफ्यूजन में कमी, विद्यार्थियों के रंग में परिवर्तन, और ब्रैडकार्डिया) की निगरानी जारी रखें। संज्ञाहरण से उद्भव से पहले, पश्चात एनाल्जेसिया के रूप में 0.01 - 0.05 मिलीग्राम/ कम से कम 48 घंटे के लिए हर 6 - 12 घंटे खुराक दोहराएं।

2. न्यूरोलॉजिकल गंभीरता स्कोर (एनएसएस) का मूल्यांकन

नोट: न्यूरोलॉजिकल घाटे का आकलन किया गया था और एक एनएसएस का उपयोग कर वर्गीकृत, जैसा कि पहले23,24वर्णित है । मोटर फ़ंक्शन और व्यवहार में परिवर्तन का अधिकतम स्कोर 24 अंक है। 0 का स्कोर एक बरकरार न्यूरोलॉजिकल स्थिति को इंगित करता है और 24 गंभीर न्यूरोलॉजिकल रोग को इंगित करता है, जैसा कि पहले24वर्णित है ।

  1. चूहे की एक सर्कल (व्यास में 50 सेमी) छोड़ने में असमर्थता का परीक्षण करें जब इसके केंद्र में रखा जाता है। इस कार्य को तीन बार करें, प्रत्येक सत्र 30 मिनट, 60 मिनट और 60 मिनट से अधिक तक चलने वाला।
    नोट: यदि पूंछ से चूहों को उठा रहे हैं, तो पूंछ का आधार पकड़ें।
  2. राइटिंग पलटा के नुकसान के लिए चूहे का परीक्षण करें।
    1. शोधकर्ता के हाथ की हथेली में जानवर को उसकी पीठ पर रखें। 1 का स्कोर दें यदि जानवर खुद को25 (सभी चार पंजे पर खड़ा) करने में सक्षम है।
  3. अर्धघातक के लिए चूहे का परीक्षण करें, चूहे की अक्षमता जबरन स्थिति का विरोध करने में।
  4. हिंडलिब के सजगता झुकने का परीक्षण करने के लिए चूहे को अपनी पूंछ से उठाएं।
  5. सीधे चलने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए चूहे को फर्श पर रखें।
  6. तीन सजगता व्यवहार के लिए परीक्षण करें: पिन्ना पलटा, कॉर्नियल पलटा, और चौंकाना पलटा।
    1. पिन्ना पलटा के लिए, कान वापसी का परीक्षण करने के लिए प्रकाश स्पर्श उत्तेजना प्रदर्शन के रूप में पहले25वर्णित है ।
    2. कॉर्नियल पलटा का परीक्षण करने के लिए, पलक प्रतिक्रिया की निगरानी जब आंख के लिए एक नरम छड़ी हल्के से लागू करने और ट्रिपल आंख पलक (3) के लिए 0 (कोई प्रतिक्रिया) के पैमाने पर उपाय, के रूप में पहले25वर्णित है ।
    3. चौंक पलटा के लिए, तार पिंजरे के शीर्ष भर में एक कलम खींचें और 0 (कोई प्रतिक्रिया नहीं) से 3 (1 सेमी कूद या अधिक) के पैमाने के साथ रिकॉर्ड प्रतिक्रिया, जैसा कि पहले25वर्णित है ।
  7. ग्रेड व्यवहार और साँप की मांग के नुकसान के आधार पर चूहा (उनकी मूंछ नहीं ले जा रहा है, सूंघने, या एक नए वातावरण में स्थानांतरित होने के बाद चल रहा है)24।
  8. बाएं और दाएं अग्रभाग पर प्लेसमेंट के लिए परीक्षण अंग सजगता, और फिर बाएं और दाएं हिंडलिंब।
  9. बीम संतुलन कार्य के माध्यम से कार्यक्षमता का विश्लेषण करें जो 1.5 सेमी चौड़ा है। 20 सेकंड, 40 सेकंड और 60 सेकंड से अधिक समय तक चलने वाले सत्रों के लिए परीक्षण करें।
  10. बीम वॉकिंग टेस्ट को तीन अलग-अलग बीम के साथ चलाएं: 8.5 सेमी चौड़ा, 5 सेमी चौड़ा और 2.5 सेमी चौड़ा।

3. मीट्रिक कार्य की तैयारी करना

  1. उपकरण
    1. एक काले परिपत्र मंच व्यास में 200 सेमी और एक मेज पर 1 सेमी मोटी रखें। मेज की ऊंचाई फर्श से 80 सेमी ऊपर होनी चाहिए।
    2. एक दूसरे से 68 सेमी दूर परिपत्र मंच के केंद्र में दो अलग-अलग वस्तुओं की स्थापना करें।
      नोट: इस प्रयोग में, वस्तुओं के लिए दो कांच की बोतलों का उपयोग किया गया था, 13.5 सेमी की ऊंचाई के साथ एक गोल बोतल और 20 सेमी की ऊंचाई के साथ एक और पहलू बोतल। स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए पानी के साथ बोतलें भरें।
    3. एक कैमरा तैयार करें और डेटा कैप्चर करने, सहेजने और प्रोसेस करने के लिए आवश्यक कंप्यूटर सॉफ्टवेयर इंस्टॉल करें। फर्श से 290 सेमी की ऊंचाई पर कैमरा स्थापित करें।
      नोट: प्लेटफ़ॉर्म और कैमरे के बीच की दूरी कैमरे के विनिर्देशों पर निर्भर करती है। कैमरा फ्रेम में उस एरिना के पूरे एरिया को कवर करना चाहिए, जिसमें टेस्ट कराया जा रहा है। मंच और कैमरे के बीच हमारे प्रयोग के लिए दूरी 210 सेमी थी।
  2. आदत
    1. टास्क से पहले दिन बिना वीडियो रिकॉर्डिंग के अखाड़े पर रखकर चूहे को 10 मिनट के लिए नए माहौल में आदत डालें।
      नोट: एक ही दिन न्यूरोलॉजिकल कार्यों और मीट्रिक कार्य को न करें।
      नोट: रेड लाइट एरिया में मीट्रिक टेस्ट करें।

4. मीट्रिक कार्य करना

नोट: मीट्रिक कार्य करने में दो अवधियां होती हैं: 1) आदत (15 मिनट) और 2) परीक्षण (5 मिनट) अवधि।

  1. आदत काल
    1. एक दूसरे से 68 सेमी दूर परिपत्र मंच के केंद्र में दो अलग-अलग वस्तुओं की स्थापना करें।
    2. 15 मिनट की अवधि के लिए वस्तुओं से समान दूरी पर मंच के अंत पर चूहे रखें, और वीडियो रिकॉर्ड करें।
    3. मंच से चूहे को हटा दें और 5 मिनट के लिए एक व्यक्तिगत पिंजरे में रखें।
    4. 5%-10% अल्कोहल के साथ मंच को साफ करें।
      नोट: अच्छी तरह से हवादार क्षेत्रों में मंच को साफ करने के लिए 70% तक शराब का उपयोग किया जा सकता है।
  2. टेस्ट अवधि
    1. वस्तुओं के बीच की दूरी को 34 सेमी तक कम करें।
    2. चूहे को 5 मिनट के लिए मंच पर रखें और वीडियो पर चूहे की अन्वेषण गतिविधि रिकॉर्ड करें।
    3. 5%-10% अल्कोहल के साथ मंच को साफ करें।

5. डेटा विश्लेषण

नोट: डेटा विश्लेषण वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर द्वारा किया जाता है जो विशेष रूप से पशु व्यवहार अध्ययनों के लिए डिज़ाइन किया गया है जो स्वचालित रूप से पशु गतिविधि और आंदोलन को रिकॉर्ड करता है (सामग्री की तालिकादेखें)। यह सॉफ्टवेयर गतिशीलता, गतिविधि और अन्वेषणात्मक व्यवहार सहित व्यवहार चर की एक श्रृंखला को स्वचालित करता है।

  1. वीडियो फ़ाइलों का विश्लेषण करने से पहले, सॉफ्टवेयर हार्डवेयर कुंजी डालें। वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर शुरू करें और प्रीसेट टेम्पलेट खोलें।
  2. सेटअप अनुभाग में, सेटिंग्स को इस प्रकार सत्यापित करें: एरिना, ट्रायल कंट्रोलऔर डिटेक्शन सेटिंग्स (चित्र 2एदेखें) ।
    नोट: इस प्रयोग के लिए, अन्वेषण क्षेत्र के लिए मापदंडों को ब्याज की वस्तु के आसपास 6 सेमी के रूप में परिभाषित किया गया है। इस क्षेत्र में चूहे के प्रवेश के समय मापा गया था।
  3. सेटिंग सत्यापित करने के बाद, डुप्लिकेट और उनका नाम बदलें।
  4. कार्यक्रम की सामान्य स्क्रीन पर, माउस पर सही क्लिक करके पृष्ठभूमि पकड़ो।
  5. बैकग्राउंड इमेज के लिए वीडियो फ़ाइल चुनें. ब्राउज मेन्यू में वीडियो फाइल की लोकेशन चुनें।
  6. छवि को कैप्चर करें और जांच किए गए क्षेत्रों और क्षेत्रों को चिह्नित करें, विश्लेषण के लिए छवि को अंशांकित करें। परीक्षण नियंत्रण और पता लगाने की सेटिंग के लिए एक ही कदम प्रदर्शन करते हैं।
  7. सामान्य मेनू में, परीक्षण सूची का चयन करें और विश्लेषण के लिए वीडियो फ़ाइलों की सूची डाउनलोड करें।
  8. वीडियो जोड़ें और आवश्यक सेटिंग्स के साथ स्थान इंगित करें।
  9. अधिग्रहण और स्टार्ट ट्रायल का चयन करें (चित्रा 2b,c देखें)। एक्सेल फाइलों के रूप में सभी डेटा निर्यात (चित्रा 2dदेखें)।
    नोट: आदत और परीक्षण अवधि के लिए सभी गणनाएं करें। मीट्रिक कार्य मूल्यांकन एक उन्नत टेम्पलेट के साथ तैयार किया जाता है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

समूहों के बीच तुलना का महत्व मान-व्हिटनी परीक्षण का उपयोग करके निर्धारित किया गया था । परिणामों के सांख्यिकीय महत्व को पी < ०.०५ पर माना गया, जबकि सांख्यिकीय रूप से उच्च प्रासंगिकता को पी < ०.०१ में मापा गया ।

परिणामों में हस्तक्षेप से पहले और टीबीआई के 28 दिनों के बाद सभी समूहों के बीच एनएसएस में कोई अंतर नहीं दिखा । प्रत्येक समूह में 12 मादा या 12 पुरुष चूहे शामिल थे। टीबीआई के बाद एनएसएस के स्कोर को 48 घंटे प्राप्त किया गया तालिका 1में प्रस्तुत किया जाता है। टीबीआई समूह से चूहों कि चोट के बाद 28 दिन पर महत्वपूर्ण तंत्रिका विज्ञान की कमी दिखाया प्रयोग से बाहर रखा गया । डेटा को गिनती के रूप में मापा जाता है और औसत ± रेंज के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

शलख़ संचालित कंट्रोल ग्रुप ने अध्ययन के पहले दिन (एनएसएस-0) के बाद 48 घंटे में कोई न्यूरोलॉजिकल घाटा नहीं दिखाया। टीबीआई के बाद 48 घंटे में न्यूरोलॉजिकल घाटा पुरुष नकली-संचालित चूहों (5.5 (4-7) बनाम की तुलना में पुरुष टीबीआई चूहों के लिए काफी अधिक था। 0 (0-0), यू = 0, पी < 0.01, आर = =0.89), और मादा टीबीआई चूहों के लिए मादा नकली-संचालित चूहों (4.5 (3.25-6) बनाम 0 (0-0), यू = 0, पी < 0.01, आर =-0.91), मान-व्हिटनी टेस्ट(टेबल 1) केअनुसार ।

एक मान-व्हिटनी परीक्षण ने संकेत दिया कि मीट्रिक कार्य के दौरान ऑब्जेक्ट एक्सप्लोरेशन समय पुरुष टीबीआई चूहों बनाम पुरुष नकली-संचालित चूहों (130% ± 44.3% बनाम 59.2%) ± 1978% के लिए काफी कम था, यू = 0, पी < 0.01, आर = -0.85 (चित्रा 3,बीदेखें)। डेटा को बेसलाइन बिंदु के% में व्यक्त किए गए सेकंड के रूप में मापा जाता है और एसईएम ± मतलब के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। बेसलाइन को आदत अवधि के पहले 5 मिनट के दौरान अन्वेषण के समय के रूप में मापा जाता है। शेष तीन समय अंक (5-10 मिनट, 10-15 मिनट, और 20-25 मिनट) बेसलाइन के प्रतिशत के रूप में गणना की गई ।

एक मान-व्हिटनी परीक्षण ने संकेत दिया कि मीट्रिक कार्य के दौरान ऑब्जेक्ट एक्सप्लोरेशन समय मादा टीबीआई चूहों बनाम मादा नकली-संचालित चूहों (89% ± 43.5 ±% बनाम 43.6%), यू = 0, पी < 0.01, आर = -0.85 (चित्रा 4,बी, बीदेखें) के लिए काफी कम था। डेटा को बेसलाइन बिंदु के% में व्यक्त किए गए सेकंड के रूप में मापा जाता है और एसईएम ± मतलब के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। बेसलाइन को आदत अवधि के दौरान अन्वेषण के समय के रूप में मापा जाता है।

पुरुष और महिला समूहों के बीच कोई खास अंतर नहीं पाया गया ।

Figure 1
चित्रा 1:समयसीमा के साथ प्रोटोकॉल योजनाबद्ध। यह आंकड़ा प्रोटोकॉल टाइमलाइन दिखाता है। अलग-अलग समय पर चूहों के समूहों में एक नकली संचालित नियंत्रण समूह और टीबीआई समूह शामिल था और एनएसएस स्कोर द्वारा -1 घंटे, 48 एच और चोट के 28 दिनों के बाद मूल्यांकन किया गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2:प्रतिनिधि डेटा विश्लेषण। वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर फॉर(ए)ट्रायल कंट्रोल सेटिंग्स(बी)ट्रायल लिस्ट और(सी)एक्विजिशन, और उदाहरण डेटा को एक्सेल(डी)में निर्यात किया गया है । विवरण के लिए पाठ और वीडियो देखें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3:पुरुष चूहों के लिए मीट्रिक कार्य। मीट्रिक कार्य के दौरान ऑब्जेक्ट एक्सप्लोरेशन समय पुरुष टीबीआई चूहों बनाम पुरुष नकली-संचालित चूहों के लिए काफी छोटा था (चित्र 3 ए,बीदेखें, जो विभिन्न वाई-एक्सिस तराजू पर डेटा दिखाता है)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4:मादा चूहों के लिए मीट्रिक कार्य। मीट्रिक कार्य के दौरान ऑब्जेक्ट एक्सप्लोरेशन समय मादा टीबीआई चूहों बनाम मादा नकली-संचालित चूहों के लिए काफी छोटा था (चित्रा 4 ए,बीदेखें, जो विभिन्न वाई-एक्सिस तराजू पर डेटा दिखाता है)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

टीबीआई के बाद 48 घंटे में अध्ययन समूहों के एनएसएस मूल्य मीडियन (रेंज)
पशु समूह N बेसलाइन 48h 1w 2w 4w
नकली संचालित महिला/पुरुष चूहों 12 0(0-0) 0(0-0) 0(0-0) 0(0-0) 0(0-0)
टीबीआई पुरुष चूहों 12 0(0-0) 5.5(4-7)* 2(1-6)* 1.5(0-2)* 0(0-2)
टीबीआई मादा चूहों 12 0(0-0) 4.5(3.25-6)* 1.5(0.25-2.8)* 1(0-2)* 0(0-0.8)

तालिका 1: न्यूरोलॉजिकल प्रदर्शन का निर्धारण। टीबीआई के बाद 48 घंटे में न्यूरोलॉजिकल घाटा मादा नकली-संचालित चूहों की तुलना में नर नकली-संचालित चूहों और मादा टीबीआई चूहों की तुलना में पुरुष टीबीआई चूहों के लिए काफी अधिक था।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

विशेष रूप से मीट्रिक स्थानिक सूचना प्रक्रिया को लक्षित करके, यह मीट्रिक परीक्षण टीबीआई के बाद स्मृति की कमी को समझने की दिशा में एक आवश्यक उपकरण प्रदान करता है। इस पत्र में प्रस्तुत प्रोटोकॉल पहले वर्णित व्यवहार कार्यों का एक संशोधन है11। एक पहले वर्णित मीट्रिक कार्य दो अलग-अलग प्रतिमानों का इस्तेमाल किया, प्रत्येक तीन आदत सत्र और एक परीक्षण सत्र से मिलकर। पहला प्रतिमान में आदत के बाद परिचित वस्तुओं को एक साथ करीब ले जाना शामिल था और दूसरा प्रतिमान वस्तुओं को11दूर ले गया .

बार्न्स भूलभुलैया की तुलना में, जो पांच13 या चौदह14 दिनों में किया जाता है, यहां प्रस्तुत मीट्रिक कार्य 2 दिनों के भीतर किया जाता है, आदत के लिए पहला दिन और कार्य के लिए दूसरा दिन9। इस प्रोटोकॉल में कार्य मोर्की पानी की भूलभुलैया जैसे तुलनीय व्यवहार कार्यों की तुलना में कम तनावपूर्ण है, भूलभुलैया में तैराकी से प्रेरित तनाव और कार्य की लंबी अवधि15,16,1 7के कारण। स्थानिक स्मृति के लिए भूलभुलैया परीक्षणों के लिए एक महत्वपूर्ण सीखने की अवधि की आवश्यकता होती है; यहां तक कि एक सिंपल टी भूलभुलैया प्रशिक्षण18के कम से कम 5 दिनों की आवश्यकता होती है . अधिक जटिल रेडियल भूलभुलैया के लिए, दैनिक परीक्षण के 15-20 दिनों की सिफारिश की जाती है19।

इस प्रोटोकॉल में कई महत्वपूर्ण कदम शामिल हैं। एक महत्वपूर्ण घटक एक शराब समाधान के साथ-साथ उस पर वस्तुओं के साथ क्षेत्र का इलाज करने की आवश्यकता है। यह भी आवश्यक है कि क्षेत्र की सतह सूखी और साफ है, क्योंकि पिछले जानवरों से छोड़ी गई शराब और सुगंध की गंध अध्ययन के तहत जानवर के व्यवहार को बदल सकती है। इसके अलावा, व्यवहार कक्ष का लगातार पर्याप्त वेंटिलेशन महत्वपूर्ण है। चूंकि शोर तनाव कारकों में से एक है जो जानवरों के व्यवहार को बदल सकता है, इसलिए हम उचित साउंडप्रूफिंग की सलाह देते हैं। इसके अतिरिक्त, चूहे को किसी अन्य वस्तु पर कूदने या चढ़ने के लिए 80 सेमी की मंच ऊंचाई और अन्य वस्तुओं से मंच की सापेक्ष दूरी आवश्यक है। इसके अलावा, सेट-अप के दौरान रिकॉर्ड की गई वीडियो फ़ाइलों को प्रोसेस करने में लगातार सेटिंग्स बनाए रखने से डेटा की गलत व्याख्या से बचने में मदद मिलेगी।

टीबीआई के परिणामस्वरूप विकसित होने वाले न्यूरोलॉजिकल घाटे को स्मृति के आकलन में माना जाना चाहिए। सिर आघात के बाद न्यूरोलॉजिकल घाटा एक योगदान कारक है कि इस बीमारी का हिस्सा है । मस्तिष्क की चोट के कृंतक मॉडल में न्यूरोलॉजिकल घाटे का आकलन बहुत महत्वपूर्ण है और यह एक अत्यधिक संवेदनशील और अक्सर उपयोग किए जाने वाले परिणाम26है। हालांकि, गंभीर न्यूरोलॉजिकल घाटे का व्यवहार परीक्षणों पर प्रभाव पड़ सकता है, विशेष रूप से उन परीक्षणों पर जो मेमोरी मूल्यांकन27को मापते हैं। तुलनीय मॉरिस जल भूलभुलैया कार्य स्मृति हानि का भी आकलन करता है28. टीबीआई या स्ट्रोक चूहों में मॉरिस परीक्षण पर एक कम स्कोर न्यूरोलॉजिकल घाटे के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध है और वास्तव में, स्मृति या संज्ञानात्मक हानि नहीं, बल्कि न्यूरोलॉजिकल प्रदर्शन और तनाव का सामना करने की क्षमता को दर्शाता है।

मेमोरी स्कोर पर टीबीआई से संबंधित न्यूरोलॉजिकल घाटे के प्रभाव को कम करने के लिए, हमने निम्नलिखित दृष्टिकोणों का उपयोग किया: 1) हमने हल्के से मध्यम गंभीरता के टीबीआई के मॉडल का उपयोग किया, जो 1 महीने के बाद अनायास न्यूरोलॉजिकल प्रदर्शन को ठीक करते हैं। 2) चूहों कि तंत्रिका विज्ञान की कमी दिखाया 28 दिनों के बाद टीबीआई व्यवहार प्रयोगों से बाहर रखा गया, हमारी टिप्पणियों के आधार पर है कि हल्के चोट के साथ सभी चूहों ठीक हो । गंभीर टीबीआई से प्रभावित 10-20 चूहों के समूहों में, औसतन एक चूहे में एक महत्वपूर्ण न्यूरोलॉजिकल घाटा होता है जो गतिशीलता को प्रभावित कर सकता है। 3) आघात के बाद स्मृति का आकलन करने के लिए, हमने आंदोलन से संबंधित परीक्षणों का उपयोग नहीं किया, जिसके परिणाम न्यूरोलॉजिकल कमी (मॉरिस पानी की भूलभुलैया में) से प्रभावित हो सकते हैं। जबकि बार्न्स टेस्ट और संबंधित परीक्षण टीबीआई और स्ट्रोक के मॉडलों में स्मृति का आकलन करने के लिए उपयोगी होते हैं, मीट्रिक परीक्षण एसडब्ल्यूएम का आकलन करने के लिए बेहतर अनुकूल है। इस प्रकार, मीट्रिक परीक्षण टीबीआई के बाद चूहों की एसडब्ल्यूएम का आकलन करने के लिए पसंद की परीक्षा है।

इस प्रोटोकॉल की एक सीमा एक स्थलाकृतिक परीक्षण के बजाय अकेले एक मीट्रिक परीक्षण का उपयोग है। हम भविष्य के अध्ययनों की कल्पना करते हैं जो एसडब्ल्यूएम के अन्य पहलुओं को मापने के लिए स्थलाकृतिक परीक्षणों को भी शामिल करते हैं। आश्चर्य की बात है, हमारे परिणामों के अनुसार, पुरुष और मादा चूहों के बीच कोई सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया। बड़ी संख्या में अध्ययन टीबीआई29के बाद सेक्स मतभेद दिखाते हैं, कई प्रजनन हार्मोन की सांद्रता में अंतर के आधार पर। एस्ट्रोजन और प्रोजेस्टेरोन टीबीआई के बाद न्यूरोप्रोटेक्शन भूमिका निभाते हैं, जिन्हें इंट्राक्रैनियल प्रेशर को कम करने और न्यूरोलॉजिकल फंक्शन स्कोर में क्रमशः30में सुधार करने के लिए दिखाया जाता है । मेटा-एनालिसिस के एक अध्ययन के मुताबिक, पुरुष ज्यादा बार टीबीआई से पीड़ित होते हैं, लेकिन महिलाओं में खराब प्रोग्नोस31होते हैं । संज्ञानात्मक हानि, टीबीआई के बाद सबसे आम जटिलता, लैंगिक मतभेदों की ओर रुझान, महिलाओं के स्थानिक स्थिति कार्यों पर अधिक सुधार दिखा रही है और पुरुष मौखिक कार्यों पर बेहतर प्रदर्शन कर रहे हैं32,33,34। हालांकि, हमारे परिणाम लिंग से संबंधित स्थानिक स्मृति मतभेदों के बारे में अनिश्चितता की संभावना का संकेत देते हैं ।

विभिन्न प्रकार के टीबीआई मॉडलों में, तरल पदार्थ की टक्कर प्रेरित टीबीआई का मॉडल अच्छी तरह से प्रलेखित और वर्णित है, आसानी से पुन: उत्पन्न होता है, और अन्यमॉडलों 35,36की तुलना में कम परिवर्तनशीलता है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि मीट्रिक परीक्षण में व्यापक उपयोगिता है और अन्य टीबीआई मॉडलों के साथ प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है। इस प्रोटोकॉल में वर्णित मीट्रिक परीक्षण न्यूरोलॉजिकल क्षति के तुलनीय मॉडलों में स्मृति हानि में आगे शोध करने की अनुमति देता है, जैसे कि फैलाना अक्षीय मस्तिष्क चोट24, 37और स्ट्रोक38 के मॉडल। यह प्रोटोकॉल टीबीआई के बाद एसडब्ल्यूएम को बहाल करने में विभिन्न उपचार तौर-तरीकों की प्रभावकारिता का अध्ययन करने के लिए भी उपयोगी हो सकता है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

हम प्रोफेसर ओलेना सेवेरिनोस्का को धन्यवाद देते हैं; मेरीना कुश्चेरियावा M.Sc; मकसिम क्रिवोनोसोव M.Sc; दरियाना याकुमेंको M.Sc; एवगेनिया गोंचार्क M.Sc; और ओल्हा शापोवल, फिजियोलॉजी विभाग में पीएचडी उम्मीदवार, जीव विज्ञान संकाय, पारिस्थितिकी, और चिकित्सा, Oles Honchar Dnipro विश्वविद्यालय, Dnipro, यूक्रेन उनके सहायक और उपयोगी योगदान के लिए । डेटा दिमित्री फ्रैंक पीएचडी शोध प्रबंध के भाग के रूप में प्राप्त किया गया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2% chlorhexidine in 70% alcohol solution SIGMA - ALDRICH 500 cc For general antisepsis of the skin in the operatory field
 Bupivacaine 0.1 %
4 boards of different thicknesses (1.5cm, 2.5cm, 5cm and 8.5cm) This is to evaluate neurological defect
4-0 Nylon suture 4-00
Bottles Techniplast ACBT0262SU 150 ml bottles filled with 100 ml of water and 100 ml 1%(w/v) sucrose solution
Bottlses (four) for topological an metric tasks For objects used two little bottles, first round (height 13.5 cm) and second faceted (height 20 cm) shape and two big faceted bottles, first 9x6 cm (height 21 cm) and second 7x7 cm (height 21 cm).
Diamond Hole Saw Drill 3mm diameter Glass Hole Saw Kit Optional. 
Digital Weighing Scale SIGMA - ALDRICH Rs 4,000
Dissecting scissors SIGMA - ALDRICH Z265969
Ethanol 99.9 %  Pharmacy 5%-10% solution used to clean equipment and remove odors
EthoVision XT (Video software) Noldus, Wageningen, Netherlands Optional
Fluid-percussion device custom-made at the university workshop    No specific brand is recommended.
Gauze Sponges Fisher 22-362-178
Gloves (thin laboratory gloves) Optional.
Heater with thermometer Heatingpad-1 Model: HEATINGPAD-1/2    No specific brand is recommended.
Horizon-XL Mennen Medical Ltd
Isofluran, USP 100% Piramamal Critical Care, Inc NDC 66794-017 Anesthetic liquid for inhalation
Office 365 ProPlus Microsoft - Microsoft Office Excel
Olympus BX 40 microscope Olympus
Operating  forceps SIGMA - ALDRICH
Operating  Scissors SIGMA - ALDRICH
PC Computer for USV recording and data analyses Intel Intel® core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, 64-bit operating system
Plexiglass boxes linked by a narrow passage Two transparent 30 cm × 20 cm × 20 cm plexiglass boxes linked by a narrow 15 cm × 15 cm × 60 cm passage
Purina Chow Purina 5001 Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5
Rat cages  (rat home cage or another enclosure) Techniplast 2000P No specific brand is recommended
Scalpel blades 11 SIGMA - ALDRICH S2771
SPSS SPSS Inc., Chicago, IL, USA  20 package
Stereotaxic Instrument custom-made at the university workshop    No specific brand is recommended
Timing device Interval Timer:Timing for recording USV's Optional. Any timer will do, although it is convenient to use an interval timer if you are tickling multiple rats
Topological and metric tasks device Self made in Ben Gurion University of Negev White circular platform 200 cm in diameter and 1 cm thick on table
Video camera Logitech C920 HD PRO WEBCAM Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test
Windows 10 Microsoft

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Binder, L. M. Persisting symptoms after mild head injury: A review of the postconcussive syndrome. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 8 (4), 323-346 (1986).
  2. Binder, L. M. A review of mild head trauma. Part II: Clinical implications. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 19 (3), 432-457 (1997).
  3. Binder, L. M., Rohling, M. L., Larrabee, G. J. A review of mild head trauma. Part I: Meta-analytic review of neuropsychological studies. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 19 (3), 421-431 (1997).
  4. Leininger, B. E., Gramling, S. E., Farrell, A. D., Kreutzer, J. S., Peck, E. A. Neuropsychological deficits in symptomatic minor head injury patients after concussion and mild concussion. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 53 (4), 293-296 (1990).
  5. Levin, H. S., et al. Neurobehavioral outcome following minor head injury: a three-center study. Journal of Neurosurgery. 66 (2), 234-243 (1987).
  6. McMillan, T. M. Minor head injury. Current Opinion in Neurology. 10 (6), 479-483 (1997).
  7. Millis, S. R., et al. Long-term neuropsychological outcome after traumatic brain injury. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 16 (4), 343-355 (2001).
  8. Stuss, D., et al. Reaction time after head injury: fatigue, divided and focused attention, and consistency of performance. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 52 (6), 742-748 (1989).
  9. Gurkoff, G. G., et al. Evaluation of metric, topological, and temporal ordering memory tasks after lateral fluid percussion injury. Journal of Neurotrauma. 30 (4), 292-300 (2013).
  10. Goodrich-Hunsaker, N. J., Howard, B. P., Hunsaker, M. R., Kesner, R. P. Human topological task adapted for rats: Spatial information processes of the parietal cortex. Neurobiology of Learning and Memory. 90 (2), 389-394 (2008).
  11. Goodrich-Hunsaker, N. J., Hunsaker, M. R., Kesner, R. P. Dissociating the role of the parietal cortex and dorsal hippocampus for spatial information processing. Behavioral Neuroscience. 119 (5), 1307 (2005).
  12. Goodrich-Hunsaker, N. J., Hunsaker, M. R., Kesner, R. P. The interactions and dissociations of the dorsal hippocampus subregions: how the dentate gyrus, CA3, and CA1 process spatial information. Behavioral Neuroscience. 122 (1), 16 (2008).
  13. Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes maze testing strategies with small and large rodent models. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (84), e51194 (2014).
  14. O'leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. Journal of Neuroscience Methods. 203 (2), 315-324 (2012).
  15. Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris water maze test for learning and memory deficits in Alzheimer's disease model mice. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (53), e2920 (2011).
  16. Smith, C., Rose, G. M. Evidence for a paradoxical sleep window for place learning in the Morris water maze. Physiology & Behavior. 59 (1), 93-97 (1996).
  17. Roof, R. L., Zhang, Q., Glasier, M. M., Stein, D. G. Gender-specific impairment on Morris water maze task after entorhinal cortex lesion. Behavioural Brain Research. 57 (1), 47-51 (1993).
  18. Deacon, R. M., Rawlins, J. N. P. T-maze alternation in the rodent. Nature Protocols. 1 (1), 7 (2006).
  19. Penley, S. C., Gaudet, C. M., Threlkeld, S. W. Use of an eight-arm radial water maze to assess working and reference memory following neonatal brain injury. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (82), e50940 (2013).
  20. Davis, A. R., Shear, D. A., Chen, Z., Lu, X. -C. M., Tortella, F. C. A comparison of two cognitive test paradigms in a penetrating brain injury model. Journal of Neuroscience Methods. 189 (1), 84-87 (2010).
  21. Jones, N. C., et al. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive hyperanxious phenotype in rats. Journal of Neurotrauma. 25 (11), 1367-1374 (2008).
  22. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552 (2010).
  23. Ohayon, S., et al. Cell-free DNA as a marker for prediction of brain damage in traumatic brain injury in rats. Journal of Neurotrauma. 29 (2), 261-267 (2012).
  24. Frank, D., et al. Induction of Diffuse Axonal Brain Injury in Rats Based on Rotational Acceleration. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (159), e61198 (2020).
  25. Hunter, A., et al. Functional assessments in mice and rats after focal stroke. Neuropharmacology. 39 (5), 806-816 (2000).
  26. Yarnell, A. M., et al. The revised neurobehavioral severity scale (NSS-R) for rodents. Current Protocols in Neuroscience. 75, 1-16 (2016).
  27. Fujimoto, S. T., Longhi, L., Saatman, K. E., McIntosh, T. K. Motor and cognitive function evaluation following experimental traumatic brain injury. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 28 (4), 365-378 (2004).
  28. Hausser, N., et al. Detecting behavioral deficits in rats after traumatic brain injury. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (131), e56044 (2018).
  29. Ma, C., et al. Sex differences in traumatic brain injury: a multi-dimensional exploration in genes, hormones, cells, individuals, and society. Chinese Neurosurgical Journal. 5 (1), 1-9 (2019).
  30. Shahrokhi, N., Khaksari, M., Soltani, Z., Mahmoodi, M., Nakhaee, N. Effect of sex steroid hormones on brain edema, intracranial pressure, and neurologic outcomes after traumatic brain injury. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 88 (4), 414-421 (2010).
  31. Farace, E., Alves, W. M. Do women fare worse: a metaanalysis of gender differences in traumatic brain injury outcome. Journal of Neurosurgery. 93 (4), 539-545 (2000).
  32. Basso, M. R., Harrington, K., Matson, M., Lowery, N. FORUM sex differences on the WMS-III: findings concerning verbal paired associates and faces. The Clinical Neuropsychologist. 14 (2), 231-235 (2000).
  33. Janowsky, J. S., Chavez, B., Zamboni, B. D., Orwoll, E. The cognitive neuropsychology of sex hormones in men and women. Developmental Neuropsychology. 14 (2-3), 421-440 (1998).
  34. Halari, R., et al. Sex differences and individual differences in cognitive performance and their relationship to endogenous gonadal hormones and gonadotropins. Behavioral Neuroscience. 119 (1), 104 (2005).
  35. Rowe, R. K., Griffiths, D., Lifshitz, J. Pre-Clinical and Clinical Methods in Brain Trauma Research. , Springer. 97-110 (2018).
  36. Kabadi, S. V., Hilton, G. D., Stoica, B. A., Zapple, D. N., Faden, A. I. Fluid-percussion-induced traumatic brain injury model in rats. Nature Protocols. 5 (9), 1552-1563 (2010).
  37. Losurdo, M., Davidsson, J., Sköld, M. K. Diffuse axonal injury in the rat brain: axonal injury and oligodendrocyte activity following rotational injury. Brain Sciences. 10 (4), 229 (2020).
  38. Kuts, R., et al. A novel method for assessing cerebral edema, infarcted zone and blood-brain barrier breakdown in a single post-stroke rodent brain. Frontiers in Neuroscience. 13, 1105 (2019).

Tags

तंत्रिका विज्ञान अंक 171 न्यूरोलॉजिक गंभीरता स्कोर एनएसएस चूहों स्थानिक कार्य स्मृति कार्य दर्दनाक मस्तिष्क चोट टीबीआई
दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के बाद वयस्क चूहों में स्थानिक कार्य स्मृति का आकलन करने के लिए एक मीट्रिक परीक्षण
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Frank, D., Gruenbaum, B. F.,… More

Frank, D., Gruenbaum, B. F., Melamed, I., Grinshpun, J., Benjamin, Y., Vzhetson, I., Kravchenko, N., Dubilet, M., Boyko, M., Zlotnik, A. A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (171), e62291, doi:10.3791/62291 (2021).

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