バランスビームを用いてマウスにおける運動バランスとコーディネーションの評価

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Neuroscience

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Summary

細かい運動神経の赤字は、バランスのビーム試験により評価することができます。ビームの性能は、ビームが走査される速度と回数ビーム上のマウスの滑りによって定量化される。

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Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of Motor Balance and Coordination in Mice using the Balance Beam. J. Vis. Exp. (49), e2376, doi:10.3791/2376 (2011).

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Abstract

脳損傷、遺伝子操作、および薬理学的治療は、マウスの運動能力の変化をもたらすことができる。細かい運動神経とバランスがビーム徒歩アッセイによって評価することができる。このテストの目的は、直立滞在し、安全なプラットフォームへの上昇幅の狭いビームを歩いて渡るマウス用です。トレーニングとテストの1日の2日:このテストでは、連続3日間行われます。ビームでのパフォーマンスは、それがビームとプロセスで発生する足のスリップの数を通過するためにマウスにかかる時間を測定することによって定量される。ここでは、我々の研究室で使用されるプロトコル、およびC57BL / 6マウスのコホートから代表的な結果を報告する。このタスクでは、ロータロッドのような他のモーターのテストで検出されないことが運動能力とのバランスの微妙な赤字を検出するのに特に有用である。

Protocol

1。このプロトコルは、サウスウェルのものに基づいています。ら (2009)とカーターら。ら (2001)。

  1. ビーム装置では2つの極上の表の上部上記50センチメートルを休んで12ミリメートルまたは6 mmの幅の平らな面に1メートルの梁)で構成されています。ブラックボックスは、仕上げのポイントとして、梁の端に配置されます。 (合板と梁、極、およびボックスのための木の他のタイプはほとんどのハードウェアの店で見つけることができます)。ホームケージからネスティング材料は、仕上げのポイントにマウスを引き付けるためにブラックボックスに配置されます。ランプ(60ワットの電球付き)開始点の上に光を当てるために使用され、嫌悪刺激として機能している。タイマーとタイマーを停止80センチメートル少なくとも一つを開始0センチメートル一つ:センター80センチメートルを通過する時間は、2つのモーション検出器(Visopiaにより作製した)によって測定されます。ナイロンハンモックは、(ローカル生地の店から得ることができる)任意の滝を緩和するため、ビーム下に、〜7.5センチメートルテーブルトップの上に引き伸ばされている。ビデオカメラは、性能を記録するように三脚に設定されています。このデモで使用されている装置は、サイト上に建てられました。
  2. 各条件には、少なくとも10匹のマウスのコホートは、このテストのために推奨されます。マウスは、12時間の明のグループ、可能な限り、(午前7時 - 午後7時)/暗サイクルとして飼育し、試験開始前に少なくとも2週間のための行動の施設で、そのケージに馴化されています。事前の訓練/試験へ約10分、マウスビーム装置を含んでいる部屋に移送することができます。
  3. トレーニングの日には、それぞれのマウスは、12 mmのビームを3回、その後6 mmのビームを3回交差させる。広い幅(すなわち、28ミリメートル)のビームが狭いものを越えることはないマウスには以上のマウスに使用できます。マウスは、梁の一端に配置され、もう一方の端(80 cm離れた)でエスケープボックスに交差するために必要な時間は、モーション検出器によって測定されます。タイマーは、中央80 cmを入力するマウスの鼻で開始し、動物が80cmの終わりに達したときに停止されます。つのビームでのトレーニングセッションの間に彼らのホームケージで10分間マウスの残り。このintertrial期間中に、別の3〜4マウスは、時間を効率的に使用するように訓練することができます。 C57BL / 6マウスは、通常、停止またはストールの最小限の量でビームを交差さ。しかし、彼らはストールを行う場合、盗聴または前方に進むことなく周囲を見回す、研究者はマウスは、つつい突っつい、または手袋をした指で後ろからそれを押すことで前進し続けるよう促す必要があります。マウスが金庫に配置したら、それらは次回の公判の前にある残りの部分に多少の時間(〜15秒)が許可されます。各トレーニングセッションの後、マウスは自分のホームケージに直接戻され、その住宅の部屋に戻って撮影。それらは過剰訓練とタスクと装置と余りに慣れている場合に注目すべきは、マウスは、より多くの遅延が生じる可能性があります。マウスは、まだトレーニングの2日後に正常に全体のビームを通過しない場合、一方で、訓練は、追加日間継続することができます。治療はマウスに適用される場合、パフォーマンスのベースラインの測定は、治療前に入手する必要があります。
  4. テストの日に、各ビームを交差させる回数が記録されます。マウスがビームに失速しなかったの二つの成功した試験は平均化されます。ビデオ録画は、滑りの細かい分析と他の観察可能な運動障害のために使用することができます。ビームの歩行を評価する別の方法はどのレートを"1"のスコアとしてビームを交差させることができないし、ビームの表面上に足部よりも少ないの両方で正常にビームを走査する能力、神経学的スコアリングシステムの1,2によってですとして2つの足のスリップ"7。"スリップは、ビームの上をオフに来て足として定義されています。このインデックス作成システムでは、"3"のスコアは、手足をドラッグしてビームを交差に相当することになる。つのトライアルでの得点1が再テストされていないことを動物。他のスコアに関係するビームの性能の説明はフィーニー 、(1982)とカーター 、(2001)に記載されています。
  5. 梁とボックスは、マウスの糞を掃除して、次のビームが装置に配置される前、70%エタノール、次いで水で浸したタオルで拭いています。

2。代表的な結果:

図1
図1 6ミリメートルと12ミリメートルのビームのオスとメスC57BL6の典型的なクロス倍。 9から11週齢C57BL/6-NCRL WTマウスのコホートは、トレーニングの2日後に、両方の梁上で試験した。 12mmのビームを交差するための平均時間は4.6 ± 0.4、男性のための秒(n = 14)および3.3 ±女性のための0.3秒(N = 11)であった。 6 mmのビームで時間は6.8 ± 0.7、男性のための秒(N = 13)および5.9 ±女性のための0.5秒(N = 10)(エラーはSEMとして報告されている)であった。

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Discussion

バランスビームの性能は、細かい調整とバランスの有用な尺度であり、先行研究によって実証されています。ビーム試験では、若者と高齢げっ歯類2,3,4で年齢による運動障害、中枢神経SYST`病変、および遺伝学的および薬理学的操作を検出することができます。皮質衝撃の病変を有するマウスは、しばしばビーム5,6に滑る対示す。ビームテストは、時間の経過とともに、野生型の運動能力(WT)とハンチントン病(HD)のマウスモデルを区別するために、治療7,8とHDマウスの改善を評価するために使用されています。運動障害はバランスビームの上で検出された別の遺伝的マウスモデルはサンドホフ病、リソソーム貯蔵障害9のマウスモデルが含まれています。ベンゾジアゼピンによって誘発される運動協調の​​障害を検出することで、ビームテストでは、ロータロッドよりも敏感だった。スタンレー(2005)は、ジアゼパムやロラゼパムによってわずか30%GABA(A)受容体の占有率がロータ10の赤字を70%以上の受容体占有率に比べてビームの運動障害を観察するために必要とされることを示した。狭い幅のビームは、さらに微妙な違いを検出するために使用することができます。

本研究では、我々は12 mmと6 mmのビームで9から11週齢C57BL/6-NCRL WTマウスのコホートをテストした。 12mmのビームを交差するための平均時間は4.6 ± 0.4、男性のための秒(n = 14)および3.3 ±女性のための0.3秒(N = 11)であった。 6 mmのビームで時間は6.8であった± 0.7男性用秒(N = 13)および5.9に対して女性は± 0.5秒(N = 10)(errorsareはSEMとして報告)。そこにいくつかのスリップはなかったし、何がこれらのビームで、これらのマウスで低下する。遺伝的または薬理学的に操作動物では、スリップと転倒はより頻繁になることがありますし、定量することができる。障害のあるマウスが通過する彼らの時間を増加させるビームの側、にしがみつくことができる。活動のレベルは、マウスの年齢や菌株によ​​って異なる場合があります。 C57BL / 6マウスは、通常6アクティブな動物です。

マウスはむしろ2,4水平より傾斜ビームを使用してインクルード前進を促すことがこのテストの修正。マウスも目標2を達成する意欲を高めるために数秒間安全なプラットフォームに配置することができます。バランスビームを用いて運動協調性の評価のための交絡要因が動機を含んで、およびovertrainedされているマウスは、退屈になると非協力的な場合があります。運動障害が発見された場合、歩行歩行のフットプリント解析、メッシュ登山、水泳、ポールクライミング、そして階段のテストを含む他の試験は、赤字2,4を評価する促進するために使用することができます。

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Disclosures

動物実験はカリフォルニア工科大学の動物実験使用委員会(IACUC)によって定められたガイドラインおよび規制に準拠して行った。

Acknowledgments

アンバーサウスウェルは、装置を設定し、その使用に作家を訓練した。資金は、NINDSからポールパターソンへの助成金によって提供されていました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Beams: 1-m strips of smooth wood with small, medium, and large square (i.e., 6, 12, and 28 mm wide) cross-sections
Support stand to hold up the start section of the raised beam (∼1.5-cm cross-section, 50 cm high)
Goal box (20 cm on each side) mounted on a support stand (3 cm cross-section, 50 cm high)
Hammock-∼7.5 cm above tabletop
60-watt (W) desk lamp
Video camera, tripod, and blank video tapes
Ethanol, paper towels, cleaning materials

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science. 217, 855-857 (1982).
  2. Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8, (2001).
  3. Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J Gerontol. 35, 364-370 (1980).
  4. Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat Rev Neurosci. 10, 519-529 (2009).
  5. Fox, G. B., Fan, L., Levasseur, R. A., Faden, A. I. Sustained sensory/motor and cognitive deficits with neuronal apoptosis following controlled cortical impact brain injury in the mouse. J Neurotrauma. 15, 599-614 (1998).
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  8. Carter, R. J. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
  9. Gulinello, M., Chen, F., Dobrenis, K. Early deficits in motor coordination and cognitive dysfunction in a mouse model of the neurodegenerative lysosomal storage disorder, Sandhoff disease. Behav Brain Res. 193, 315-319 (2008).
  10. Stanley, J. L. The mouse beam walking assay offers improved sensitivity over the mouse rotarod in determining motor coordination deficits induced by benzodiazepines. J Psychopharmacol. 19, 221-227 (2005).

Comments

12 Comments

  1. could you tell me if a mouse fall during the beam test, how much its traversal time on the beam is?

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 1, 2011 - 2:23 PM
  2. If a mouse fails to cross the beam in the 60s or falls from the beam during the crossing, then it is scored as 60s crossing time.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 2, 2011 - 11:07 AM
  3. Dear Dr PH Patterson

    I thanks a lot for your guidence note and very useful paper.

    with thanks

    Dr. J Mahmoudi

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 2, 2011 - 4:42 PM
  4. If the mouse is not sensitive to light and will not go to the end of the beam , what can we do? A lot of thanks!

    Reply
    Posted by: qin j.
    August 13, 2012 - 8:23 AM
  5. Gentle prodding or tail pinching can be used during training to encourage the mouse to go to the end of the beam. This should not be necessary during testing.If the mouse stalls again for more than a few moments, then prod again. But it²17;s important for the mouse the realize that if it moves forward, you will stop the prodding.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    August 13, 2012 - 6:03 PM
  6. Thanks a lot !
    We have trained mice for 3 days (4 times per day) using the 1²mm squre beam without light and prod mice to encourage them to go to the end of the beam. In the testing period we found that mice can go quickly on the ²8mm square beam ,but that a lot of the mice stalled and stayed beyond 60s on the 1²mm and 5mm squre beam and some even went back and forth on the beams(we have not tested on the circular beam yet). Dose our test fail? Expecting your answer very much!

    Reply
    Posted by: qin j.
    August 14, 2012 - 6:34 AM
  7. And as a completement, because mice stayed on the beam for more than a few moment and went back and forth, we could not count the number of paw slips! What can we do?

    Reply
    Posted by: qin j.
    August 14, 2012 - 6:42 AM
  8. Try to keep prodding so that the mouse keeps moving forward without turning. It it turns, that ruins the trial.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    August 14, 2012 - 11:18 AM
  9. Dose that mean we need to train the mouse again?

    Posted by: qin j.
    August 14, 2012 - 9:07 PM
  10. Thank you very much for the answer!

    Posted by: qin j.
    August 18, 2012 - 5:04 AM
  11. Dear Dr PH Patterson,
    I checked on the web but I could not find the company "Visopia", which should sell the motor sensors with the connected stopwatch.
    Could you please tell me where did you find it?

    Thank you very much for your answer.

    Reply
    Posted by: Matteo R.
    July 16, 2013 - 7:57 AM
  12. I couldn't find Visopia either. Where could I find the motion detectors?

    Reply
    Posted by: Anonymous A.
    January 30, 2014 - 8:12 PM

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