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균형 및 조정 테스트

Overview

균형과 조정은 이동 제어에 관련된 중요한 구성 요소입니다. 많은 감각 수용체 및 신경 처리 단위는 다양한 활동을 수행하는 동안 개인이 균형을 유지하는 데 도움이 필요합니다. 균형과 조정의 적자는 운동 장애또는 노화로 인해 고통받는 환자에서 발생합니다. 따라서 과학자들은 이러한 조건 의 병리학을 이해하려고 노력하고 있습니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 설치류 모델을 사용하여 로타로드 또는 밸런스 빔과 같은 행동 패러다임에서 테스트하는 것입니다.

이 비디오는 균형과 조정 뒤에 현재 알려진 신경 생리학에 대해 설명합니다. 그런 다음 로타로드 및 밸런스 빔을 사용하여 설치류에서 균형 테스트를 실행하기 위해 프로토콜을 넘어갑니다. 마지막으로, 우리는 노화, 근 이영양증 및 파킨슨 병을 조사하기 위해 이러한 방법을 활용하는 몇 가지 현재 연구에 대해 논의 할 것입니다.

Procedure

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균형 과 모터 조정은 움직임 제어에 관련된 중요한 구성 요소입니다. 우리는 현재 다양한 활동을 수행하면서 균형을 유지하는 데 도움이되는 수많은 감각 및 처리 시스템의 기본 메커니즘을 이해합니다. 우리의 장점에, 실험실 동물, 마우스 등, 균형 및 모터 조정을 유지 하기 위해 비슷한 시스템을 사용. 따라서 과학자들은 마우스를 사용하여 다른 생리학적 조건을 모델링하여 균형 과 운동 조정 테스트에서 미치는 영향을 관찰할 수 있습니다.

이 비디오는 균형과 조정 뒤에 신경 생리학을 간략하게 토론할 것입니다, 가장 일반적으로 이용되는 행동 시험을 위한 일반적인 프로토콜, 즉 로타로드 및 균형 광선에 선행됩니다. 마지막으로 이러한 행동 패러다임으로 수행되는 현재 실험을 검토합니다.

행동 테스트의 프로토콜을 탐구하기 전에 균형과 모터 조정을 결정하는 신경 생리적 입력 및 처리 단위를 살펴 보겠습니다.

우주에서 우리 몸의 위치의 타고난 감각과 결합 된 시각적 단서, 또한 proprioception로 알려진, 우리의 균형을 결정 하는 주요 감각 입력. 이 현상에 관련되었던 수용체는 proprioceptors에게 불린, 근육과 합동에서, 그리고 중추 신경계에 우리의 물리적 상태에 관하여 정보를 제공합니다. 이 정보는 우리의 내이에 보관된 전정 시스템의 입력과 결합되어 나머지 "선전 감각"을 구성합니다. 전정 시스템은 함께 운하로 알려진 ampulla에 의해 덮여 세 반원형 덕트로 구성되어 있습니다. 이 운하 안에 포함 된 내임플 림프 라는 액체. 각 운하의 암풀라 내에 위치한 큐큘라(cupula)로 알려진 특수 구조에는 섬모를 생성하는 모발 세포가 포함되어 있습니다. 내성구를 이동하여 구부러져 뇌간에 있는 전정 핵으로 그 정보를 전송하는 것은 이 섬분입니다. 뇌간에서는 눈, 관절 및 전정 계통의 입력이 정렬되고 우선 순위가 지정됩니다.

마지막으로, 이러한 모든 감각 입력은 무의식적으로 근육 정밀도와 조정을 높이기 위해 모터 명령을 미세 조정하기 위해 소품 및 시각적 정보를 조정하는 소뇌로 이동합니다. 비록, 균형과 조정의 신경 학적 기초에 대 한 많은 발견 되었습니다., 과학자는 여전히 다양 한 운동 장애의 병 생리학을 이해 하려고. 연구원이 사용하는 도구 중 하나는 균형과 조정을 검사하는 설치류 행동 테스트입니다.

이 현상 - 로타로드에 대한 가장 일반적으로 사용되는 시험에 대해 논의 해 봅시다.

로타로드 장치는 3개의 성분으로 구성됩니다. 첫째, 다양한 크기로 제공되는 회전 다웰. 둘째, 분열이 있는 차선: 이 장치는 여러 차선으로 구성될 수 있으며, 이를 통해 연구원은 한 번에 최대 5마리의 동물을 테스트하거나 한 번에 한 마리의 동물을 테스트하기 위한 단일 차선일 수 있습니다. 셋째, 각 차선 아래에 위치한 플랫폼은 회전하는 다웰에서 떨어질 경우 동물에게 안전한 착륙 구역을 제공합니다. 보다 현대적인 장비에서 이러한 플랫폼은 동물이 떨어지는 것을 감지하고 자동으로 "떨어질 시간"을 기록할 수 있습니다.

훈련 이나 실험 전에, 적응의 기간 동물 테스트 하기 전에 평온 한 상태에 있는지 확인. 훈련 세션은 며칠 동안 하루에 여러 세션동안 가속 로타로드를 걷는 동물을 포함하고, 동물의 평균 "떨어질 시간"고원이 시작되면 완료 간주됩니다. 처음에는 로타로드가 동물이 다울 위에 놓이면서 저속으로 설정되고 회전이 점차 최대 속도로 증가합니다. 마우스는 훈련 실행 사이에 휴식을 허용해야하며, 그 시간 동안 장치는 철저하게 청소해야합니다.

훈련 후, 약물 치료, 외과적 유발 병변 또는 기타 물리적 조작과 같은 실험적 개입이 수행될 수 있다. 테스트를 위해 다웰 속도가 점차 증가하고 데이터가 "떨어질 시간"으로 기록되는 교육 세션과 동일한 프로토콜을 따릅니다. 동물을 과도하게 사용하지 않도록 최대 테스트 시간을 정의해야 합니다. 각 마우스에 대해 "떨어질 시간"은 실험에 따라 다른 수의 시험에서 기록되고 평균됩니다.

균형과 조정을 테스트하는 두 번째 일반적인 행동 분석은 빔을 사용합니다. 단순하고 복잡하며 기울어진 빔을 포함하여 수많은 뚜렷한 균형 빔이 존재하지만 기본 설정은 테이블이나 표면 위의 50-100cm 를 일시 중단한 1미터 길이의 빔으로 구성됩니다. 동물 빔 통과 시간을 측정하기 위해 모션 센서 또는 비디오 레코더가 존재합니다. 끝점에 있는 중첩 재질이 들어 있는 밀폐된 상자는 마우스의 어트랙션 역할을 하며, 시작점의 조명은 역경 자극역할을 합니다.

밸런스 빔에 대한 교육은 일반적으로 며칠 동안 하루에 최대 3회 발생합니다. 훈련은 평균 빔 통과 시간이 고원으로 시작될 때까지 계속됩니다. 그러나 과잉 교육은 지연이 증가하고 빔을 켜는 것으로 이어질 수 있습니다. 실험적인 변조 에 따라 테스트 단계가 시작되고 데이터가 "통과 시간"으로 기록됩니다. 일반적으로, 결과는 테스트 된 동물이 중지하지 않았거나 prodding을 필요로하지 않은 적어도 두 개의 횡단을 평균하여 얻을 수 있습니다.

일반적으로 사용되는 행동 테스트의 실험 적인 설정을 보았으니 이러한 방법의 몇 가지 특정 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.

노화는 정상적인 생물학적 과정이며, 그 결과 모발 세포가 더 적은 섬모를 생산하고 죽기 시작하기 때문에 전정 계통이 저하되는 한 가지 결과입니다. 그 결과 고령자의 낙하가 증가할 수 있는 균형의 상실입니다. 이 실험에서, 다양한 연령대의 마우스는 20 초 동안 회전기에서 회전하고 그 직후 기울어진 빔을 통과하도록 요청한 전정 적인 도전을 겪었습니다. 연구원은 오래된 마우스가 더 젊은 마우스 보다는 전정 도전에 의해 더 극적으로 영향을 받는다는 것을 관찰했습니다.

Rotarod 테스트는 총 운동 적자와 피로 저항을 연구하는 데 유용하므로 근육 이영양증과 같은 질병을 연구하는 데 이상적입니다. 근 이영양증의 특징은 궁극적으로 이동성에 적자 결과 근육 손상, 조정, 그리고 균형. 이 실험에서, 연구원은 야생 형 마우스와 근 이영양증의 마우스 모형 사이 로타로드 실행 시간을 비교했습니다.

파킨슨 병은 실질적인 니그라에서 도파민성 뉴런의 죽음을 특징으로하며 종종 모터 적자와 조정 의 상실을 제공합니다. 이 실험에서는 도전적인 빔 테스트가 수행되었습니다. 야생형 마우스를 유전자 조작된 파킨슨병 모델과 비교하면 파킨슨병 마우스가 단계당 오차가 증가하고 빔 폭당 오차가 증가하는 것으로 관찰되었다.

균형 및 조정 테스트에 대한 JoVE의 비디오를 방금 시청했습니다. 이 비디오는 균형과 조정의 신경 상관 관계, 균형을 테스트하는 몇 가지 눈에 띄는 방법, 그리고 마지막으로 오늘 신경 과학 실험실에서 이러한 행동 테스트의 몇 가지 응용 프로그램에 대해 논의했다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!

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