Summary

외상성 뇌 손상 다음 성인 쥐에서 공간 작업 메모리를 평가 하기 위한 메트릭 테스트

Published: May 07, 2021
doi:

Summary

외상성 뇌 손상 (TBI) 일반적으로 메모리 손상과 관련 된. 여기서는 메트릭 작업을 통해 TBI 후 공간 작업 메모리를 평가하는 프로토콜을 제시합니다. 메트릭 테스트는 TBI 후 공간 작업 메모리 장애를 연구하는 유용한 도구입니다.

Abstract

감각에 장애, 단기, 그리고 장기 메모리 외상성 뇌 손상 후 일반적인 부작용 (TBI). 인간 연구의 윤리적 한계로 인해 동물 모델은 치료 방법을 테스트하고 조건의 메커니즘 및 관련 합병증을 연구하기 위해 적절한 대안을 제공합니다. 실험설치류 모델은 접근성, 저렴한 비용, 재현성 및 검증된 접근 법으로 인해 역사적으로 가장 널리 사용되었습니다. 서로 다양한 거리와 각도에서 두 오브젝트의 배치를 기억하는 기능을 테스트하는 메트릭 테스트는 TBI 후 공간 작업 메모리(SWM)에서 손상을 연구하는 기술입니다. 메트릭 작업의 중요한 장점은 동적 관찰, 저비용, 재현성, 상대적 구현 용이성 및 낮은 응력 환경의 가능성을 포함합니다. 여기서는 TBI 후 성인 쥐에서 SWM의 손상을 측정하는 메트릭 테스트 프로토콜을 제시합니다. 이 시험은 뇌 기능의 생리학 및 병리 생리학을 보다 효과적으로 평가하는 실행 가능한 방법을 제공합니다.

Introduction

중등도 외상성 뇌손상(TBI) 후주의, 집행기능, 특정 기억력 결핍 등의 신경학적 결핍의 유병률은 50%이상1,2,3,4,5,6,7,8이다. TBI는 공간 단기, 장기 및 작업 메모리9에심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 이러한 메모리 장애TBI의 설치류 모델에서 관찰 되었습니다. 설치류 모델은 메모리를 테스트하는 기술의 개발을 가능하게하여 TBI가 신경 메모리 시스템의 메모리 처리에 미치는 영향에 대한 심층적인 검사를 가능하게 했습니다.

각각 토폴로지 및 메트릭 공간 정보 처리와 관련된 두 가지 테스트는 공간 작업 메모리(SWM)를 측정하는 데 도움이 됩니다. 토폴로지 테스트는 개체 주변의 환경 공간 또는 관련 연결 공간 또는 인클로저의 크기를 변경하는 데 따라 달라지며 메트릭 테스트는 개체10,11사이의 각도 또는 거리의 변화를 평가합니다. 굿리치-헌사커 등은 먼저 쥐에 대한 인간 토폴로지 시험을적용하여 공간 정보처리(11)에서정수리 피질(PC) 및 등쪽 해마의 역할을 해리하기 위해 메트릭 작업을 적용하였다. 마찬가지로 Gurkoff와 동료들은 측면 유체 타악기 손상9후 메트릭, 위상 및 측두구 주문 메모리 작업을 평가했습니다. 뇌의 특정 영역에 손상과 메트릭 또는 토폴로지 메모리의 손상 사이에 상관 관계가 있습니다. 미터법 기억 장애는 해마의 양측 등쪽 성 축균 및 코르누 암모니(CA) 하위 영역 CA3의 병변과 관련이 있으며, 토폴로지 메모리 장애는 양측 정수리 피질병변(10,12)과관련이 있음을 시사하였다.

이 프로토콜의 목적은 메트릭 작업을 통해 쥐 집단의 공간 메모리 적자를 평가하는 것입니다. 이 방법은 뇌 손상 후 SWM의 메커니즘을 조사하기에 적합한 대안이며, 그 장점은 구현의 상대적 용이성, 높은 감도, 재현성의 낮은 비용, 동적 관찰의 가능성 및 낮은 스트레스 환경을 포함한다. 반즈미로(13,14)및 모리스 수중 항법작업(15,16,17)또는 공간 미로작업(18,19)과같은 다른 행동 작업에 비해, 이 메트릭 테스트는 덜 복잡하다. 구현의 용이성으로 인해 메트릭 테스트는 짧고 스트레스가 적은 훈련 기간이 필요하며 2 일9: 1 일 동안 습관과 1 일 동안 만 수행됩니다. 더욱이, 제안된 시험은 참신한 객체 인식(NOR) 작업과 같은 다른 저스트레스 테스트보다 수행하기 쉬우며, 습관의 여분의 날이 필요하지않다(20).

이 논문은 뇌 손상 후 SWM을 평가하기위한 간단한 모델을 제공합니다. TBI SWM 이후의 이 평가는 병리생리학에 대한 보다 포괄적인 조사를 지원할 수 있습니다.

Protocol

이 실험은 헬싱키와 도쿄 선언의 권고와 유럽 공동체의 실험 동물 사용에 대한 지침에 따라 수행되었습니다. 실험은 네게브의 벤 구리온 대학의 동물 관리 위원회에 의해 승인되었다. 프로토콜 타임라인은 그림 1에설명되어 있습니다. 1. 외과 적 절차 및 유체 타악기 TBI 1 ±2-1°C의 실온에 수용된 남성과 여성 성인 Sprague-Dawley 쥐를 선택하고 습도는…

Representative Results

그룹 간의 비교의 중요성은 Mann-Whitney 테스트를 사용하여 결정되었습니다. 결과의 통계적 유의성은 P < 0.05에서 고려되었다, 통계적으로 높은 관련성은 P < 0.01에서 측정되었다. 결과는 내정간섭 의 앞에 모든 단 과 TBI 후에 28 일 사이 NSS에 있는 다름을 보여주지 않았습니다. 각 그룹은 12명의 암컷 또는 12개의 수컷 쥐로 구성되었습니다. TBI가 표 1에제시된 후 48h를 ?…

Discussion

메트릭 공간 정보 프로세스를 구체적으로 타겟팅하여 이 메트릭 테스트는 TBI 후 메모리 결핍을 이해하는 데 필요한 도구를 제공합니다. 이 백서에 제시된 프로토콜은 이전에 설명된 동작작업(11)을수정한 것입니다. 이전에 설명한 메트릭 작업 중 하나는 각각 세 개의 습관 세션과 하나의 테스트 세션으로 구성된 두 개의 서로 다른 패러다임을 사용했습니다. 첫 번째 패러다임은 ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

올레나 세브리노프스카 교수에게 감사드립니다. 메리나 쿠체리아바 M.Sc; 막심 크리보노소프 M.Sc; 다리나 야쿠멘코 M.Sc; 예브게니아 곤카리크 M.Sc; 그리고 올하 샤포발, 생리학과박사 후보, 생물학 학부, 생태학 및 의학, 올레스 혼차 드니프로 대학, 드니프로, 우크라이나의 지지와 유용한 공헌. 데이터는 드미트리 프랭크박사 논문의 일환으로 입수되었다.

Materials

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 9×6 cm (height 21 cm) and second 7×7 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

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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).

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