Summary
Les lésions cérébrales traumatiques (TCC) sont généralement associées à des troubles de la mémoire. Ici, nous présentons un protocole pour évaluer la mémoire de travail spatiale après un TCC via une tâche métrique. Un test métrique est un outil utile pour étudier les troubles de la mémoire de travail spatiale après un TCC.
Abstract
Les troubles de la mémoire sensorielle, à court terme et à long terme sont des effets secondaires courants après une lésion cérébrale traumatique (TCC). En raison des limites éthiques des études humaines, les modèles animaux offrent des alternatives appropriées pour tester les méthodes de traitement et étudier les mécanismes et les complications connexes de la maladie. Les modèles expérimentaux de rongeurs ont toujours été les plus largement utilisés en raison de leur accessibilité, de leur faible coût, de leur reproductibilité et de leurs approches validées. Un test métrique, qui teste la capacité de se souvenir du placement de deux objets à différentes distances et angles l’un de l’autre, est une technique permettant d’étudier la déficience de la mémoire de travail spatiale (SWM) après un TCC. Les avantages significatifs des tâches métriques incluent la possibilité d’observation dynamique, le faible coût, la reproductibilité, la facilité relative de mise en œuvre et un environnement à faible stress. Ici, nous présentons un protocole de test métrique pour mesurer l’altération de la SWM chez les rats adultes après un TCC. Ce test fournit un moyen réalisable d’évaluer plus efficacement la physiologie et la physiopathologie du fonctionnement du cerveau.
Introduction
La prévalence des déficits neurologiques tels que l’attention, la fonction exécutive et certains déficits de mémoire après une lésion cérébrale traumatique modérée (TCC) est supérieure à 50%1,2,3,4,5,6,7,8. Le TCC peut entraîner de graves déficiences de la mémoire spatiale à court terme, à long terme et de travail9. Ces troubles de la mémoire ont été observés dans des modèles de rongeurs de TCC. Les modèles de rongeurs ont permis le développement de techniques pour tester la mémoire, permettant des examens plus approfondis de l’effet du TCC sur le traitement de la mémoire dans les systèmes de mémoire neuronale.
Deux tests, liés respectivement au traitement de l’information spatiale topologique et métrique, aident à mesurer la mémoire de travail spatiale (SWM). Le test topologique dépend de la modification de la taille de l’espace environnemental ou des espaces connexes de connexion ou d’enceinte autour d’un objet, tandis que le test métrique évalue les changements d’angles ou de distance entre les objets10,11. Goodrich-Hunsaker et al. ont d’abord adapté le test topologique humain pour les rats10 et ont appliqué la tâche métrique pour dissocier les rôles du cortex pariétal (PC) et de l’hippocampe dorsal dans le traitement de l’information spatiale11. De même, Gurkoff et ses collègues ont évalué les tâches de mémoire métriques, topologiques et temporelles après une lésion de percussion du fluide latéral9. Il existe une corrélation entre les dommages causés à certaines régions du cerveau et l’altération de la mémoire métrique ou topologique. Il a été suggéré que les troubles de la mémoire métrique sont liés à des lésions dans le gyrus denté dorsal bilatéral et la sous-région CA3 de cornu ammonis (CA) de l’hippocampe, et que les troubles de la mémoire topologique sont liés à des lésions bilatérales du cortex pariétal10,12.
Le but de ce protocole est d’évaluer le déficit de mémoire spatiale dans une population de rats via une tâche métrique. Cette méthode est une alternative appropriée pour étudier les mécanismes de SWM après une lésion cérébrale, et ses avantages comprennent la facilité relative de mise en œuvre, une sensibilité élevée, un faible coût de reproductibilité, la possibilité d’observation dynamique et un environnement peu stressant. Comparé à d’autres tâches comportementales telles que le labyrinthe de Barnes13,14, la tâche de navigation nautique Morris15,16,17, ou les tâches de labyrinthe spatial18,19, ce test métrique est moins compliqué. En raison de sa facilité de mise en œuvre, le test métrique nécessite une période d’entraînement plus courte et moins stressante et se déroule sur seulement 2 jours9: 1 jour pour l’accoutumance et 1 jour pour la tâche. De plus, le test que nous proposons est plus facile à effectuer que d’autres tests à faible contrainte, tels que la tâche de reconnaissance d’objets nouveaux (NOR), et ne nécessite pas le jour supplémentaire d’accoutumant20.
Cet article fournit un modèle simple pour évaluer la SWM après une lésion cérébrale. Cette évaluation de la SWM post-TCC peut aider à une étude plus complète de sa physiopathologie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Les expériences ont été réalisées conformément aux recommandations des déclarations d’Helsinki et de Tokyo et des lignes directrices pour l’utilisation des animaux d’expérimentation de la Communauté européenne. Les expériences ont été approuvées par le Comité de soins aux animaux de l’Université Ben Gourion du Néguev. Une chronologie du protocole est illustrée à la figure 1.
1. Interventions chirurgicales et TCC à percussion fluide
- Sélectionnez des rats Sprague-Dawley adultes mâles et femelles, logés à une température ambiante de 22 ± 1 °C et à une humidité de 40 % à 60 %, avec des cycles lumière-obscurité de 12 à 12 h.
- Fournir de la nourriture sous forme de chow et d’eau ad libitum. Effectuer des expériences entre les heures du matin, c’est-à-dire 6h00.m et 12h00.m.
- Effectuer une évaluation neurologique de base pour les groupes témoin et TCC avant le début de l’expérience (voir rubrique 2 ci-dessous).
- Anesthésier les rats avec de l’isoflurane inhalé à 4% pour l’induction et 1,5% pour le maintien de l’anesthésie. Assurez-vous que le rat est immobilisé en testant le réflexe ou le mouvement de la pédale en réponse à un irritant.
REMARQUE: Utilisez un système d’administration continue d’isoflurane pour l’anesthésie. Effectuer toutes les procédures dans des conditions aseptiques. - Effectuer une lésion paragittale fluide-percussion comme décrit précédemment21,22.
- Injecter par voie sous-cutanée 0,2 mL de bupivacaïne à 0,5 % le long du site d’incision potentiel, avant l’incision. ransfer le rat à la salle de réveil et continuer à surveiller l’état neurologique (p. ex., paralysie), respiratoire (p. ex., arrêt respiratoire) et cardiovasculaire (p. ex., diminution de la perfusion des tissus mous, changements de couleur des pupilles et bradycardie) pendant 24 h. Avant l’émergence de l’anesthésie, administrer 0,01 - 0,05 mg / kg de buprénorphine intramusculaire comme analgésie postopératoire. Répéter les doses toutes les 6 à 12 h pendant au moins 48 h.
2. Évaluation du score de gravité neurologique (SSN)
REMARQUE: L’évaluation du déficit neurologique a été effectuée et notée à l’aide d’un SSN, comme décrit précédemment23,24. Le score maximum d’altération de la fonction motrice et du comportement est de 24 points. Un score de 0 indique un état neurologique intact et 24 indique un dysfonctionnement neurologique grave, comme décrit précédemment24.
- Testez l’incapacité du rat à quitter un cercle (50 cm de diamètre) lorsqu’il est placé en son centre. Effectuez cette tâche trois fois, chaque séance dure 30 min, 60 min et plus de 60 min chacune.
REMARQUE: Si vous ramassez des rats par la queue, tenez la base de la queue. - Testez le rat pour une perte du réflexe de redressement.
- Placez l’animal sur le dos dans la paume de la main du chercheur. Donnez un score de 1 si l’animal est capable de se redresser25 (debout sur les quatre pattes).
- Testez le rat pour l’hémiplégie, l’incapacité du rat à résister au positionnement forcé.
- Soulevez le rat par sa queue pour tester la flexion réflexive du membre postérieur.
- Mettez le rat sur le sol pour tester sa capacité à marcher droit.
- Effectuez des tests pour trois comportements réflexifs: le réflexe du pavillon, le réflexe cornéen et le réflexe de sursaut.
- Pour le réflexe du pavillon, effectuez une stimulation tactile légère pour tester la rétraction de l’oreille comme décrit précédemment25.
- Pour tester le réflexe cornéen, surveillez la réponse au clignement des yeux lors de l’application légère d’un bâton souple sur l’œil et mesurez sur une échelle de 0 (aucune réponse) au clignotement triple des yeux (3), comme décrit précédemment25.
- Pour le réflexe de sursastence, faites glisser un stylo sur le dessus de la cage métallique et enregistrez la réponse avec une échelle de 0 (pas de réponse) à 3 (saut de 1 cm ou plus), comme décrit précédemment25.
- Notez le rat en fonction de la perte de comportement de recherche et de prostration (ne pas bouger ses moustaches, renifler ou courir après avoir été transféré dans un nouvel environnement)24.
- Testez les réflexes des membres pour le placement sur les membres antérieurs gauche et droit, puis les membres postérieurs gauche et droit.
- Analysez la fonctionnalité via la tâche d’équilibrage du faisceau avec un faisceau de 1,5 cm de large. Effectuez le test pour des sessions d’une durée de 20 secondes, 40 secondes et plus de 60 secondes.
- Exécutez le test de marche à la poutre avec trois poutres différentes: 8,5 cm de large, 5 cm de large et 2,5 cm de large.
3. Préparation de la tâche métrique
- Équipement
- Placez une plate-forme circulaire noire de 200 cm de diamètre et 1 cm d’épaisseur sur une table. La hauteur de la table doit être de 80 cm au-dessus du sol.
- Établissez deux objets différents au centre de la plate-forme circulaire à 68 cm l’un de l’autre.
REMARQUE: Dans cette expérience, deux bouteilles en verre ont été utilisées pour les objets, une bouteille ronde d’une hauteur de 13,5 cm et une autre bouteille à facettes d’une hauteur de 20 cm. Remplissez les bouteilles d’eau pour assurer la stabilité. - Préparez une caméra et installez le logiciel requis pour capturer, enregistrer et traiter les données. Installez la caméra à une hauteur de 290 cm du sol.
REMARQUE: La distance entre la plate-forme et la caméra dépend des spécifications de la caméra. Le cadre de la caméra doit couvrir toute la zone de l’arène dans laquelle le test est effectué. La distance pour notre expérience entre la plate-forme et la caméra était de 210 cm.
- Accoutumance
- La veille de la tâche, habituez le rat au nouvel environnement pendant 10 minutes en le plaçant sur l’arène sans enregistrement vidéo.
REMARQUE: N’effectuez pas les tâches neurologiques et la tâche métrique le même jour.
REMARQUE : Effectuez des tests métriques dans une zone de lumière rouge.
- La veille de la tâche, habituez le rat au nouvel environnement pendant 10 minutes en le plaçant sur l’arène sans enregistrement vidéo.
4. Exécution de la tâche métrique
REMARQUE: L’exécution de la tâche métrique se compose de deux périodes: 1) période d’accoutumance (15 min) et 2) période de test (5 min).
- Période d’accoutumant
- Établissez deux objets différents au centre de la plate-forme circulaire à 68 cm l’un de l’autre.
- Placez le rat à l’extrémité de la plate-forme à égale distance des objets pendant une période de 15 minutes et enregistrez la vidéo.
- Retirez le rat de la plate-forme et placez-le dans une cage individuelle pendant 5 minutes.
- Nettoyez la plate-forme avec 5% à 10% d’alcool.
REMARQUE: Jusqu’à 70% d’alcool peut être utilisé pour nettoyer la plate-forme dans des zones bien ventilées.
- Période d’essai
- Réduisez la distance entre les objets à 34 cm.
- Placez le rat sur la plate-forme pendant 5 minutes et enregistrez l’activité d’exploration du rat sur vidéo.
- Nettoyez la plate-forme avec 5% à 10% d’alcool.
5. Analyse des données
REMARQUE: L’analyse des données est effectuée par un logiciel de suivi vidéo spécialement conçu pour les études du comportement animal qui enregistre automatiquement l’activité et les mouvements des animaux (voir Tableau des matériaux). Ce logiciel automatise une gamme de variables comportementales, y compris la mobilité, l’activité et le comportement exploratoire.
- Avant d’analyser les fichiers vidéo, insérez la clé matérielle logicielle. Démarrez le logiciel de suivi vidéo et ouvrez le modèleprédéfini .
- Dans la section Configuration, vérifiez les paramètres comme suit : Arène, Contrôle d’évaluationet Paramètres de détection (voir Figure 2a).
REMARQUE: Pour cette expérience, les paramètres de la zone d’exploration sont définis comme 6 cm autour de l’objet d’intérêt. Le temps pendant le rat est entré dans cette zone a été mesuré. - Après avoir vérifié les paramètres, dupliquez-les et renommez-les.
- Sur l’écran général du programme, Grab Background en cliquant avec le bouton droit de la souris.
- Sélectionnez un fichier vidéo pour l’image d’arrière-plan. Dans le menu Parcourir, sélectionnez l’emplacement du fichier vidéo.
- Capturez l’image et marquez les zones et zones étudiées, en étalonnant l’image pour l’analyse. Effectuez les mêmes étapes pour le contrôle de la version d’évaluation et les paramètres de détection.
- Dans le menu général, sélectionnez Liste d’évaluation et téléchargez la liste des fichiers vidéo pour analyse.
- Ajoutez les vidéos et indiquez l’emplacement avec les paramètres requis.
- Sélectionnez Acquisition et Démarrer l’essai (voir Figure 2b,c). Exportez toutes les données sous forme de fichiers Excel (voir Figure 2d).
REMARQUE: Effectuez tous les calculs pour les périodes d’accoutumage et de test. L’évaluation des tâches métriques est préparée à l’aide d’un modèle avancé.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
L’importance des comparaisons entre les groupes a été déterminée à l’aide du test de Mann-Whitney. La signification statistique des résultats a été considérée à P < 0,05, tandis que la pertinence statistiquement élevée a été mesurée à P < 0,01.
Les résultats n’ont montré aucune différence dans le SSN entre tous les groupes avant l’intervention et 28 jours après le TCC. Chaque groupe se composait de 12 rats femelles ou 12 rats mâles. Les scores NSS obtenus 48 h après le TCC sont présentés dans le tableau 1. Les rats du groupe TBI qui présentaient un déficit neurologique important le jour 28 après une blessure ont été exclus de l’expérience. Les données sont mesurées sous forme de dénombrements et présentées sous forme de ± médiane.
Le groupe témoin opéré par simulacre n’a montré aucun déficit neurologique à 48 h après le premier jour de l’étude (NSS-0). Le déficit neurologique à 48 h après le TCC était significativement plus élevé chez les rats mâles atteints d’un TCC que chez les rats mâles opérés par simulacre (5,5(4-7) vs 0(0-0), U = 0, p < 0,01, r = -0,89), et pour les rats femelles opérés par un TCC que pour les rats femelles opérés par simulacre (4,5(3,25-6) vs 0(0-0), U = 0, p < 0,01, r = -0,91), selon le test de Mann-Whitney (Tableau 1).
Un test de Mann-Whitney a indiqué que le temps d’exploration des objets au cours de la tâche métrique était significativement plus court pour les rats TBI mâles par rapport aux rats mâles opérés par simulacre (130 % ± 44,3 % contre 1978 % ± 59,2 %), U = 0, p < 0,01, r = -0,85 (voir figure 3a,b). Les données sont mesurées en secondes exprimées en % du point de référence et présentées comme moyenne ± SEM. La valeur de référence est mesurée comme le temps d’exploration au cours des 5 premières minutes de la période d’accoutumage. Les trois points de temps restants (5-10 min, 10-15 min et 20-25 min) ont été calculés en pourcentage de la ligne de base.
Un test de Mann-Whitney a indiqué que le temps d’exploration des objets au cours de la tâche métrique était significativement plus court pour les rats femelles atteints d’un TCC par rapport aux rats femelles opérés par simulacre (89 % ± 43,5 % contre 2160 % ± 43,6 %), U = 0, p < 0,01, r = -0,85 (voir figure 4a,b). Les données sont mesurées en secondes exprimées en % du point de référence et présentées comme moyennes ± SEM. La valeur de référence est mesurée comme le temps d’exploration pendant la période d’accoutumage.
Aucune différence significative n’a été constatée entre les groupes d’hommes et de femmes.
Figure 1: Schéma de protocole avec chronologies. Cette figure illustre la chronologie du protocole. Les groupes de rats à différents moments comprenaient un groupe témoin opéré par simulacre et un groupe TBI et ont été évalués par score NSS à -1 h, 48 h et 28 jours après la blessure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2: Analyse représentative des données. Captures d’écran du logiciel de suivi vidéo pour (A) Paramètres de contrôle d’essai (B) Liste d’essai et (C) Acquisition, et exemples de données exportées dans Excel (D). Voir le texte et la vidéo pour plus de détails. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3: Tâche métrique pour les rats mâles. Le temps d’exploration de l’objet au cours de la tâche métrique était significativement plus court pour les rats TBI mâles par rapport aux rats mâles opérés par simulacre (voir la figure 3a,b, qui illustre les données sur différentes échelles de l’axe des y). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4: Tâche métrique pour les rats femelles. Le temps d’exploration des objets au cours de la tâche métrique était significativement plus court pour les rats TBI femelles par rapport aux rats femelles opérés par simulacre (voir la figure 4a,b, qui illustre les données sur différentes échelles de l’axe des y). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
| Valeurs NSS des groupes d’étude à 48 h après le TCC | Médiane (intervalle) | |||||
| Groupe d’animaux | N | Ligne de base | 48h | 1w | 2w | 4w |
| Rats femelles/mâles opérés par simulacre | 12 | 0(0-0) | 0(0-0) | 0(0-0) | 0(0-0) | 0(0-0) |
| Rats mâles TBI | 12 | 0(0-0) | 5.5(4-7)* | 2(1-6)* | 1.5(0-2)* | 0(0-2) |
| Rats femelles TBI | 12 | 0(0-0) | 4.5(3.25-6)* | 1.5(0.25-2.8)* | 1(0-2)* | 0(0-0.8) |
Tableau 1 : Détermination de la performance neurologique. Le déficit neurologique à 48 heures après le TCC était significativement plus élevé chez les rats mâles opérés par un TCC que chez les rats mâles opérés par simulacre et les rats femelles opérés par un TCC que chez les rats femelles opérés par simulacre.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En ciblant spécifiquement le processus d’information spatiale métrique, ce test métrique fournit un outil nécessaire pour comprendre le déficit de mémoire après un TCC. Le protocole présenté dans cet article est une modification des tâches comportementales décrites précédemment11. Une tâche métrique décrite précédemment utilisait deux paradigmes différents, chacun composé de trois sessions d’accoutumance et d’une session de test. Le premier paradigme consistait à rapprocher les objets familiers après l’accoutumant et le second paradigme déplaçait les objets plus loin11.
Par rapport au labyrinthe de Barnes, qui est effectué sur cinq13 ou quatorze14 jours, la tâche métrique présentée ici est effectuée dans les 2 jours, le premier jour pour l’accoutumation et le deuxième jour pour la tâche9. La tâche dans ce protocole est moins stressante que les tâches comportementales comparables telles que le labyrinthe d’eau de Morris, en raison du stress induit par la natation dans le labyrinthe et de la durée plus longue de la tâche15,16,17. Les tests de labyrinthe pour la mémoire spatiale nécessitent une période d’apprentissage importante; même un simple labyrinthe en T nécessite au moins 5 jours de formation18. Pour les labyrinthes radiaux plus complexes, 15 à 20 jours de tests quotidiens sontrecommandés 19.
Ce protocole contient plusieurs étapes critiques. Un élément crucial est la nécessité de traiter l’arène avec une solution d’alcool ainsi que les objets qui s’y trouvent. Il est également nécessaire que la surface de l’arène soit sèche et propre, car l’odeur d’alcool et les odeurs laissées par les animaux précédents peuvent modifier le comportement de l’animal étudié. De plus, une ventilation constamment adéquate de la salle de comportement est vitale. Étant donné que le bruit est l’un des facteurs de stress qui peuvent modifier le comportement des animaux, nous recommandons une insonorisation appropriée. De plus, la hauteur de la plate-forme de 80 cm et la distance relative de la plate-forme par rapport aux autres objets sont nécessaires pour que le rat ne saute pas ou ne grimpe pas sur un autre objet. En outre, le maintien de paramètres cohérents dans le traitement des fichiers vidéo enregistrés lors de la configuration aidera à éviter une interprétation incorrecte des données.
Le déficit neurologique qui se développe à la suite d’un TCC doit être pris en compte dans l’évaluation de la mémoire. Les déficits neurologiques après un traumatisme crânien sont un facteur contributif qui fait partie de cette maladie. L’évaluation des déficits neurologiques est très importante dans le modèle de lésion cérébrale chez les rongeurs et constitue un résultat très sensible et fréquemment utilisé26. Cependant, des déficits neurologiques sévères peuvent avoir un effet sur les tests comportementaux, en particulier sur les tests qui mesurent l’évaluation de la mémoire27. La tâche comparable du labyrinthe d’eau de Morris évalue également les troubles de la mémoire28. Un faible score au test de Morris chez les rats TCC ou accidentés vasculaires cérébraux est fortement corrélé avec des déficits neurologiques et, en fait, ne reflète pas des troubles de la mémoire ou cognitifs, mais plutôt des performances neurologiques et la capacité de résister au stress.
Pour minimiser l’effet des déficits neurologiques liés au TCC sur les scores de mémoire, nous avons utilisé les approches suivantes: 1) nous avons utilisé des modèles de TCC de gravité légère à modérée, qui récupèrent spontanément les performances neurologiques après 1 mois. 2) Les rats qui ont montré un déficit neurologique 28 jours après le TCC ont été exclus des expériences comportementales, sur la base de nos observations selon lesquelles tous les rats présentant une blessure légère se rétablissent. Dans les groupes de 10 à 20 rats atteints d’un TCC sévère, un rat présente en moyenne un déficit neurologique important qui peut affecter la mobilité. 3) Pour évaluer la mémoire après un traumatisme, nous n’avons pas utilisé de tests liés au mouvement, dont les résultats peuvent être influencés par une déficience neurologique (comme dans le labyrinthe d’eau de Morris). Bien que le test de Barnes et les tests connexes soient utiles pour évaluer la mémoire dans les modèles de TCC et d’AVC, le test métrique est mieux adapté pour évaluer la SWM. Ainsi, le test métrique est le test de choix pour évaluer la SWM des rats après un TCC.
Une limitation de ce protocole est l’utilisation d’un test métrique seul plutôt que d’un test topologique. Nous envisageons de futures études qui intègrent également des tests topologiques pour mesurer d’autres aspects de la SWM. Étonnamment, selon nos résultats, aucune différence statistiquement significative n’a été trouvée entre les rats mâles et femelles. Un grand nombre d’études montrent des différences entre les sexes après un TCC29,beaucoup basées sur la différence de concentrations d’hormones reproductrices. L’œstrogène et la progestérone jouent un rôle de neuroprotection après un TCC, dont il est démontré qu’ils diminuent la pression intracrânienne et améliorent respectivement le score de la fonction neurologique30. Selon une étude de méta-analyse, les hommes souffrent plus fréquemment de TCC, mais les femmes ont des pronostics moinsbons 31. Les troubles cognitifs, la complication la plus fréquente après un TCC, tendent vers des différences entre les sexes, les femmes montrant une plus grande amélioration sur les tâches de positionnement spatial et les hommes plus performants sur les tâches verbales32,33,34. Nos résultats, cependant, indiquent la possibilité d’incertitude sur les différences de mémoire spatiale liées au genre.
Parmi les différents types de modèles de TCC, le modèle du TCC induit par percussion fluide est bien documenté et décrit, est facilement reproductible et présente une variabilité plus faible que les autres modèles35,36. Cependant, il est important de noter que le test métrique a une grande utilité et peut être utilisé efficacement avec d’autres modèles de TCC. Le test métrique décrit dans ce protocole permet également d’approfondir les recherches sur les troubles de la mémoire dans des modèles comparables de lésions neurologiques, tels que des modèles de lésions cérébrales axonales diffuses24,37 et d’accident vasculaire cérébral38. Ce protocole peut également être utile pour étudier l’efficacité de diverses modalités de traitement dans la restauration de la SWM après un TCC.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Nous remercions la professeure Olena Severynovska; Maryna Kuscheriava M.Sc; Maksym Kryvonosov M.Sc; Daryna Yakumenko M.Sc; Evgenia Goncharyk M.Sc; et Olha Shapoval, candidate au doctorat au Département de physiologie, Faculté de biologie, d’écologie et de médecine, Université Oles Honchar Dnipro, Dnipro, Ukraine pour leurs contributions utiles et de soutien. Les données ont été obtenues dans le cadre de la thèse de doctorat de Dmitry Frank.
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 |
References
- 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).
- Binder, L. M. A review of mild head trauma. Part II: Clinical implications. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 19 (3), 432-457 (1997).
- 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).
- 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).
- Levin, H. S., et al. Neurobehavioral outcome following minor head injury: a three-center study. Journal of Neurosurgery. 66 (2), 234-243 (1987).
- McMillan, T. M. Minor head injury. Current Opinion in Neurology. 10 (6), 479-483 (1997).
- Millis, S. R., et al. Long-term neuropsychological outcome after traumatic brain injury. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 16 (4), 343-355 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes maze testing strategies with small and large rodent models. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (84), e51194 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Deacon, R. M., Rawlins, J. N. P. T-maze alternation in the rodent. Nature Protocols. 1 (1), 7 (2006).
- 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).
- 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).
- Jones, N. C., et al. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive hyperanxious phenotype in rats. Journal of Neurotrauma. 25 (11), 1367-1374 (2008).
- 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).
- 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).
- Frank, D., et al. Induction of Diffuse Axonal Brain Injury in Rats Based on Rotational Acceleration. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (159), e61198 (2020).
- Hunter, A., et al. Functional assessments in mice and rats after focal stroke. Neuropharmacology. 39 (5), 806-816 (2000).
- Yarnell, A. M., et al. The revised neurobehavioral severity scale (NSS-R) for rodents. Current Protocols in Neuroscience. 75, 1-16 (2016).
- 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).
- Hausser, N., et al. Detecting behavioral deficits in rats after traumatic brain injury. Journal of Visualized Experiments:JoVE. (131), e56044 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Rowe, R. K., Griffiths, D., Lifshitz, J. Pre-Clinical and Clinical Methods in Brain Trauma Research. , Springer. 97-110 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
