التقييم السلوكي للنظام الدهليزي ماوس الشيخوخة

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

ومن المعروف التحكم في المحركات والأداء التوازن في التدهور مع تقدم العمر. تعرض هذه الورقة على عدد من الاختبارات السلوكية موسع القياسية مع إضافة حافزا دوارة بسيطة لتحدي النظام وتظهر التغيرات في الأداء الدهليزي التوازن في نموذج الفئران الشيخوخة.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Tung, V. W., Burton, T. J., Dababneh, E., Quail, S. L., Camp, A. J. Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System. J. Vis. Exp. (89), e51605, doi:10.3791/51605 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

ويرتبط انخفاض سن ذات الصلة في أداء التوازن مع تدهور قوة العضلات، والتنسيق الحركي وظيفة الدهليزي. في حين أن عددا من الدراسات تظهر تغيرات في توازن النمط الظاهري مع التقدم في العمر في القوارض، وعدد قليل جدا عزل مساهمة الدهليزي لتحقيق التوازن تحت أي ظروف طبيعية أو أثناء الشيخوخة. نحن نستخدم اثنين من الاختبارات السلوكية معيار لتميز الأداء ميزان الفئران في نقاط محددة على مدى عمر عمر: اختبار rotarod ويميل اختبار عارضة التوازن. على الرغم من أهمية، يتم استخدام محور دوار العرف بنيت أيضا على تحفيز الجهاز الدهليزي من الفئران (دون التسبب علامات العلني من دوار الحركة). وقد استخدمت هذه الاختبارين تبين أن التغيرات في الأداء الدهليزي بوساطة التوازن موجودة على مدى عمر الفئران. تظهر النتائج الأولية أن كلا من اختبار rotarod وتعديل اختبار التوازن شعاع يمكن استخدامها لتحديد التغييرات في الأداء التوازن أثناء الشيخوخة كبديل لأكثر difficتقنيات الموج والغازية مثل الدهليزي العيني (VOR) القياسات.

Introduction

لدينا نوع من التوازن ربما يكون واحدا من المكونات الحيوية أكثر التغاضي حتى الآن حتى في الأنشطة الحركية الأساسية بما في ذلك المشي وتحول. ويتأثر التوازن عن طريق العديد من العوامل بما في ذلك قوة العضلات، والتنسيق الحركي وظيفة الدهليزي، وأنها ليست سوى في وجود اعتلال الأعصاب الدهليزي أو أثناء الشيخوخة الطبيعية التي هي محل تقدير أهمية وجود نظام توازن تعمل بشكل كامل. غالبا ما ترتبط اضطرابات للنظام الدهليزي مع الخبرات من الدوار والدوخة أو واختلال التوازن مما يؤدي إلى زيادة خطر السقوط والإصابات اللاحقة 1. هذا أمر بالغ الأهمية ولا سيما في السكان المسنين حيث السقوط هي واحدة من الأسباب الرئيسية للإصابة 2.

وتستند اختبارات وظائف الدهليزي عادة على ردود الفعل الدهليزي، على وجه الخصوص، إلى الدهليزي العيني (VOR) أو إلى الدهليزي collic العاكسة (VCR). وVOR وVCR ضرورية لتحقيق الاستقرار في الصور علىموقف شبكية العين والرأس خلال حركات الرأس والجسم على التوالي. عادة، والقياسات VOR تتطلب زرع الغازية من بحث ملفات لقياس حركات العين أو تتبع حركة العين من الفيديو 3. هذا هو التحدي في الفئران بسبب طبيعة صغير من العين الماوس وصعوبة في الكشف عن التلميذ لتحليل الفيديو 3. كبديل، تم استخدام جهاز فيديو لقياس استقرار الرأس في استجابة لحركات الجسم في الفئران دون الحاجة للجراحة الغازية 4. على الرغم من هذا، والتركيز على عدد قليل من الدراسات على وجه التحديد كيفية أداء النظام الدهليزي ككل، والأهم من ذلك كيف يتغير أثناء الشيخوخة.

لتقييم الأداء التوازن العام ببساطة ونحن noninvasively تعديل اختبارين السلوكية شائعة الاستخدام. وrotarod ويميل الميزان شعاع اختبارات تقييم جوانب مختلفة من الأداء الحركي في القوارض والدراسات السابقة استخدمت في بطارية اختبار لاكتساب كاملةالملف الشخصى القدرة الحركية. يمكن أن تتأثر هذه القدرة عن طريق المرض أو التعديل الوراثي، وأيضا حساسة للعمليات المرتبطة التطور الطبيعي والشيخوخة 5-7. العمل في وقت سابق باستخدام rotarod قد أظهرت أن التنسيق الحركي في الفئران ينخفض ​​بعد 3 أشهر من 8 السن. بالإضافة إلى ذلك، تظهر الفئران عجز الميزان ملحوظ مع زيادة العمر على اختبار التوازن شعاع 9.

تصف هذه الورقة استخدام rotarod والتوازن شعاع الاختبارات بالتزامن مع التحفيز الدهليزي من أجل تحدي النظام الدهليزي وتوصيف الأثر اللاحق على التوازن في أداء الفئران الشباب وكبار السن. في حين أن وسائل بسيطة وموسع وصفها ليست مصممة باعتبارها تدابير قائمة بذاتها وظيفة دهليزي الطرفية، وأنها لا توفر مقياسا السلوكية مفيدة وبسيطة لمقارنة التغيرات الخلوية والتحت خلوية في مراحل متعددة من خلال تجهيز الدهليزي الشيخوخة الطبيعية في الفئران.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. الحيوانات

  1. وتم الحصول على الفئران (C57/BL6) من الأعمار 1، 9، و 13 شهرا من العمر من مركز الثروة الحيوانية (بيرث، أستراليا). وتم إيواء هذه الفئران في أقفاص الماوس القياسية في مرفق بوش القوارض في جامعة سيدني على 12/12 ساعة ضوء / دورة الظلام مع الحصول على الغذاء والماء بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية. تمت الموافقة على الإجراءات المبينة أدناه من جامعة سيدني جنة الأخلاقيات الحيوانية.
  2. جلب أقفاص الماوس إلى غرفة الاختبار قبل كل اختبار لمدة 10 دقيقة للسماح للتأقلم الفئران لبيئة الاختبار.

2. Rotarod

  1. إعداد جهاز rotarod (الشكل 1A):
    1. تثبيت المسامير في كل حارة من rotarod.
      ملاحظة: في هذا المثال الفئران المسامير (70 مليمتر في القطر) وتستخدم بدلا من المسامير الماوس (32 مليمتر في القطر) للحد من الفئران من التمسك وتد وأداء "تناوب السلبي" 10.
    2. يفترضايون منصات الهبوط المغناطيسي على السلك تقع في الجزء السفلي من كل حارة من rotarod التأكد من أنها لا تميل للمس أرضية rotarod ويتم وضعها في أقرب مكان ممكن إلى اليمين الجدار المغناطيسي من كل حارة من دون لمس.
      ملاحظة: أثناء مطلوبة rotarod الفئران الاختبار على السير في الاتجاه إلى الأمام للبقاء على المسامير الدورية والتسارع. عندما ماوس لم يعد قادرا على البقاء على وتد، وأنها تقع وتهجير منصة الهبوط الذي ينشط في وقت لاحق الاستشعار المغناطيسي. الوقت المستغرق ليسقط من وتد الدورية، ودورة في الدقيقة وتد في وقت السقوط ويتم حساب المسافة المقطوعة تلقائيا لكل الماوس وتسجيلها على شاشة العرض في الجزء الأمامي من rotarod.
    3. الشريحة 2 لوحات من البلاستيك واضحة في الجزء الأمامي من كل حارة rotarod مع لوحات أقصر في الجزء السفلي، والألواح تعد أعلاه.
    4. إدخال المعلمات اختبار باستخدام لوحة المفاتيح التي تقع في الجزء الأمامي من rotarod. اتبع شارعالعائد على السهم 2.1.4.1 ل2.1.4.6 لتسريع rotarod اختبار المعلمات والخطوات 2.1.4.7 ل2.1.4.12 لسرعة rotarod اختبار المعلمات ثابتة.
      1. تعيين المدة القصوى للاختبار إلى 60 ثانية.
      2. تعيين عدد من الممرات لاستخدامها (أو عدد من الفئران لفحصها).
      3. ضبط سرعة انطلاق من الاختبار إلى 5 دورة في الدقيقة.
      4. تعيين سرعة أعلى من اختبار إلى 44 دورة في الدقيقة.
      5. تعيين سرعة المنحدر من الاختبار إلى 60 ثانية.
      6. تعيين حجم المسامير المختار واتجاه دوران إلى المسامير الفئران الدورية في اتجاه الأمام.
      7. تعيين المدة القصوى للاختبار إلى 240 ثانية.
      8. تعيين عدد من الممرات لاستخدامها في 1 كما يتم اختبار الفئران بشكل فردي.
      9. ضبط سرعة انطلاق من الاختبار إلى 15 دورة في الدقيقة.
      10. تعيين سرعة أعلى من اختبار إلى 15 دورة في الدقيقة.
      11. تعيين سرعة المنحدر من الاختبار إلى 0 ثانية.
      12. تعيين حجم وتد المختار واتجاه دوران إلى وتد الفئران الدورية في forwaالاتجاه الثالث.
        ملاحظة: قد يتم تغيير الإعدادات أعلاه لتتناسب مع احتياجات تجارب مختلفة.
    5. وضع الكاميرا أمام rotarod لاختبار سرعة ثابتة rotarod، بحيث سلوك الماوس أثناء المحاكمات يمكن تسجيل وأشرطة الفيديو المستخدمة لتحليلها لاحقا لتحديد مدة الوقت كانت قادرة على البقاء على rotarod الفئران.
  2. اتبع الخطوات من 2.2.1 إلى 2.2.4 للاختبار rotarod تسريع:
    1. ضع مؤشر الفأرة احدة على كل وتد ثابت لمدة 5 دقائق للسماح للتأقلم الفئران إلى rotarod.
    2. دفع برفق الفئران لمواجهة الخلفي من rotarod وبدء الاختبار rotarod عندما تواجه جميع المواد الدراسية في هذا الاتجاه (انظر الشكل 1B).
    3. عودة جميع الفئران لأقفاصها عندما سقطوا من المسامير الدورية وتركهم للراحة لمدة 10 دقيقة مع إمكانية الوصول إلى الغذاء والماء.
    4. كرر الخطوات من 2.2.1 إلى 2.2.3 لإكمال ما مجموعه 8 محاكمات التأكد من تنظيفالمسامير، والممرات، ومنصات هبوط rotarod عن البول والبراز، ونقل منصات الهبوط مرة أخرى إلى نقطة الانطلاق لها بين العامين كل محاكمة.
      ملاحظة: يتم استخدام التجارب الأولى 3-5 كما محاكمات التدريب للسماح للفئران لتعريف أنفسهم مع هذه المهمة. الوقت في الانخفاض، مشى مسافة وسجلت نهاية دورة في الدقيقة من وتد في وقت سقوط لكل محاكمة لاحقة لتحليلها لاحقا (الشكل 2).
  3. اتبع الخطوات من 2.3.1 إلى 2.3.8 لاختبار سرعة ثابتة rotarod:
    1. ضع مؤشر الفأرة احد على وتد لمدة 5 دقائق للسماح لها للتأقلم على rotarod. العودة الماوس مرة أخرى إلى قفصه.
    2. بدء تسجيل الفيديو على الكاميرا وبداية الصحافة على rotarod. ثم ضع الماوس على وتد الدورية ضمان أنها تواجه الجزء الخلفي من rotarod.
    3. وقف تسجيل الفيديو على الكاميرا عندما يسقط الماوس من المسامير الدورية، والعودة الماوس لأقفاص لمدة 10 دقيقة مع إمكانية الوصول إلى الغذاء والماء.
    4. كرر الخطوات 2.3.2 2.3.3 وحتى يتم الحصول على ما مجموعه 8 محاكمات التأكد من تنظيف المسامير، والممرات، ومنصات هبوط rotarod عن البراز والبول، ونقل منصات الهبوط مرة أخرى إلى نقطة الانطلاق بها بين كل محاكمة .
    5. التبديل على العرف بنيت المدورة في 3 هرتز لمدة 20 ثانية للسماح للفئران لتصبح مألوفة مع الصوت. وقف المدورة بعد 20 ثانية عن طريق التحول قبالة الحفر ووضع يديه على جانبي عجلة دوارة لمنعه من الاستمرار في زيادة ونقصان الماضي 20 ثانية الأولي.
      ملاحظة: المدورة نفسه يتكون من عجلة القوارض تشغيل المضمون إلى (3A الشكل) الحفر. في وسط عجلة دوارة هو غرفة صغيرة مع غطاء شبكة حيث يتم وضع الماوس (الشكل 3B). ويدور محور دوار في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة حول محور عمودي. حجم التحفيز يتماشى مع الدراسات السابقة التي تظهر التحفيز الدوارة تتراوح 0،2-3 هرتز تكفي لينايرأكلت VOR وVCR الردود 4،11،12.
    6. ضع الماوس داخل غرفة في وسط الدوار واستبدال الغطاء.
    7. التبديل على محور دوار في وضع أدنى مستوياته من 3 هرتز لمدة 20 ثانية. بدء rotarod ويبدأ تسجيل الفيديو على الكاميرا خلال هذه الفترة استعدادا للمحاكمة القادمة. إيقاف التدريبات في نهاية ال 20 ثانية ووضع يديه على جانبي عجلة دوارة لمنعه من الغزل. إعادة اختبار الماوس على rotarod بعد نقله على الفور من قبل في أسرع وقت ممكن إلى وتد الدورية.
    8. وقف تسجيل الفيديو على الكاميرا عندما يسقط الماوس من وتد والعودة الماوس لقفصه.
  4. تنظيف الألواح البلاستيكية واضحة مع معتدل المنظفات / مزيج الماء والمسامير أسطواني، والممرات ومنصات هبوط المعادن من rotarod مع الايثانول 70٪ عندما تم اختبار جميع الفئران.

3. عارضة التوازن مع الدهليزي التحدي

  1. إعداد باانس جهاز شعاع كما رأينا في الشكل 4A.
    ملاحظة: تم تكييفها الجهاز توازن شعاع من جهاز موضح في كارتر وآخرون (2001) 13. لهذا الاختبار، والفئران سيرا على الأقدام من الطرف الأدنى من الحزم، وهو 52.5 سم فوق الأرض، إلى مربع غطت المرمى (13 × 22 سم، مع مدخل سم 5 × 6) تقع 60 سم فوق سطح الأرض (الشكل 4A ). الفئران يسعى بطبيعة الحال من الظلام والحماية من مربع هدف لصالح شعاع المكشوفة ويتم تشجيع مزيد من اجتياز شعاع من الصعود الطفيف الذي يستغل آلية على الهروب من الطبيعي أن تعمل في الاتجاه الصعودي 14. شعاع نفسها هو 1 متر في الطول، ولها مقطع عرضي دائري يبلغ قطرها 14 ملم. مجموعة مصممة من أقطار شعاع يمكن استخدامها والذي يسمح للمجرب لضبط حساسية الاختبار أو استيعاب موضوعات أكبر. في الطرف الأدنى من عارضة التوازن يشير إلى وجود خط أبيض على خط البداية. وكان خط آخرتعادل 60 سم من خط البداية في نهاية أعلى من الحزم للإشارة إلى خط النهاية (الشكل 4A).
    1. موقف 2 الكاميرات، واحدة على كل جانب من جانبي عارضة التوازن، في نهاية السفلي من عارضة التوازن (الشكل 4B).
      ملاحظة: يجب أن تكون الزاوية هذه الكاميرات لالتقاط كامل طول عارضة التوازن والتأكد من أن البداية والنهاية خطوط ملحوظ على عارضة التوازن واضحة للعيان. وسوف تستخدم هذه الكاميرات لتسجيل الفيديو على سلوك الفئران لأنها تعبر عارضة التوازن، مع ما يترتب على أشرطة الفيديو التي تستخدم لتحليلها لاحقا.
    2. تبطن أرضية مربع الهدف مع منشفة ورقية، لتمكين سهولة التنظيف من البول والبراز بعد اختبار كل فأر، ووضع قبة الإسكان من القفص الموضوعات المنزل داخل منطقة الجزاء الهدف.
    3. وضع رغوة كافية أو غيرها من المواد توسيد تحت شعاع رفعت لحماية أي الموضوعات التي تقع من الجهاز. وسيتم اختيار الفئران التي تقع على الفور عن طريق التجربةإيه وضعت داخل منطقة الجزاء الهدف للراحة.
  2. ضع مؤشر الفأرة احدة في مربع الهدف لمدة 2 دقيقة بحيث يصبح مألوفا مع هذه البيئة. تغطية الانفتاح على مربع الهدف مع قفاز لمدة 5 ثوانى إذا حاول الماوس على المشي على شعاع خلال هذا الوقت لثني هذا السلوك.
  3. تدريب الماوس عن طريق وضعها على شعاع خارج الانفتاح على مربع الهدف، والسماح لها على السير في مربع الهدف. مواصلة تدريب الماوس عن طريق وضعها على شعاع تدريجيا بعيدا عن مربع الهدف حتى الفأر هو قادرا على المشي من خط البداية إلى مربع الهدف مع عدم وجود الحد الأدنى من المساعدة وتردد. ترك الماوس للراحة في مربع الهدف لمدة 1 دقيقة بعد كل شوط.
  4. بدء اختبار الماوس عند اكتمال التدريب.
    1. بدء تسجيل الفيديو على الكاميرات.
    2. ضع الماوس على خط البداية من الحزم والانتظار في حين أنه يخترق شعاع في الاتجاه من مربع الهدف.
    3. وقف تسجيل الفيديو على كاليفورنياميراث عندما يصل الماوس مربع.
    4. ترك الماوس للراحة في مربع الهدف لمدة 1 دقيقة. إزالة أي البول أو البراز التي قد تكون قد أودعت خلال المحاكمة أثناء انتظار.
    5. كرر الخطوات من 3.4.1 إلى 3.4.4 حتى تم إنجاز ما مجموعه 5 المحاكمات.
  5. التبديل على محور دوار العرف بنيت في 3 هرتز لمدة 20 ثانية (كما هو الحال في اختبار rotarod سرعة ثابتة) للسماح الفئران لتصبح مألوفة مع الصوت. وقف المدورة بعد 20 ثانية عن طريق التحول قبالة الحفر ووضع يديه على جانبي عجلة دوارة لمنعه من الغزل.
  6. ضع الماوس داخل غرفة في وسط الدوار واستبدال الغطاء.
  7. التبديل على محور دوار في وضع أدنى مستوياته من 3 هرتز لمدة 20 ثانية. بدء تسجيل الفيديو على الكاميرات خلال هذا الوقت، وذلك استعدادا للمحاكمة القادمة. إيقاف التدريبات في نهاية ال 20 ثانية ووضع يديه على جانبي عجلة دوارة لمنعه من الاستمرار في زيادة ونقصان الماضي 20 ثانية الأولي. Tاملحول الماوس لبداية عارضة التوازن في أسرع وقت ممكن، والانتظار لحين الماوس يخترق شعاع إلى مربع الهدف.
  8. وقف تسجيل الفيديو على الكاميرات عندما يصل الماوس مربع الهدف والعودة الماوس لقفصه.
  9. تنظيف جهاز عارضة التوازن مع الايثانول 70٪ وتغيير منشفة ورقية في مربع الهدف بعد أن تم اختبار كل الماوس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Rotarod

وقد وصفت أداء المحركات من الفئران كما الوقت لسقوط (الصناديق) المسجلة لكل الماوس فوق 8 المحاكمات. باستخدام هذه القياسات من الصناديق، يمكن رسم منحنيات التدريب لكل الماوس. ويبين الشكل 2 أمثلة على الأداء الحركي واحدة من الماوس القديم أشهر 1 واحد الماوس القديم أشهر 9 على مدار 8 المحاكمات. تظهر هذه المنحنيات التدريب زيادة في الصناديق خلال التجارب الأولى 3-5 تليها هضبة اللاحقة. واعتبرت قياسات الصناديق المسجلة قبل هضبة التدريب (الشكل 2)، في حين سجلت قياسات من الصناديق التي تشكل الهضبة واستخدامها لتحليل البيانات (الشكل 5).

ويبين الشكل 5 أن الأداء الحركي على rotarod تتدهور مع التقدم في السن. بالمقارنة مع نظرائهم 9 أشهر من العمر (ن = 8)، والفئران من العمر شهرا 1 (ن = 6) تمكنوا من البقاء على rotarod أطول بشكل ملحوظ (18.38 ± 4.66

عارضة التوازن

الشكل 6 يبين مرات لاجتياز (TTT) عارضة التوازن وعبور خط النهاية قبل وبعد التحفيز الدهليزي ل، فئران عمرها 9 أشهر و 13 شهرا القديم القديم أشهر 1. في 1 منذ شهر الفئران (ن = 9)، وكان الحافز الدهليزي تأثير ضئيل على الوقت الذي يستغرقه بالنسبة لهم لاجتياز التوازن مع TTT مماثلة من قبل (3.49 ± 0.62 ثانية) وبعد (3.81 ± 0.66 ثانية) التحفيز. في المقابل، الفئران القديمة أشهر 9 (ن = 6) تحتاج إلى مزيد من الوقت لاجتياز عارضة التوازن بعد التحفيز الدهليزي (4.85 ± 1.67 8.45 ± 2.59 مقابل ثانية؛ ف <0.05، اختبار t الطالب). في 13 شهرا من العمر الفئران (ن = 5) زيادة TTT في أعقاب التحفيز الدهليزي (6.48 ± 2.19 9.24 ± 4.11 مقابل قالمفوضية الأوروبية)، ولكن هذا لم يكن ذات دلالة إحصائية.

لمزيد من دراسة التفاعل بين العمر والتغيرات المرتبطة التحفيز الدهليزي في TTT استخدمنا تدابير المتكررة أنوفا مع آخر اختبار توكي خاصا. ويبين الشكل 6 أن تأثير التحفيز الدهليزي على الأداء عارضة التوازن هو أكبر بكثير في القديم أشهر 9 ( ع <القديم أشهر 0.01) و 13 (ع <0.001) بالمقارنة مع الفئران الفئران 1 منذ شهر. معا هذه النتائج تشير إلى أن بسيطة جهاز عارضة التوازن يمكن استخدامها جنبا إلى جنب مع محور دوار العرف بنيت لقياس التغيرات المرتبطة الدهليزي التوازن في الأداء في مختلف مراحل العمر الفئران.

الشكل 1
الشكل 1. الجهاز rotarod. (A) وجهاز rotarod ديه 5 حارات وقادرة على اختبار الحد الأقصى من 5 القوارض في أي وقت واحد. وcylindrica وتقع المسامير ل (رأس السهم) والتي يتم وضعها على الفئران فوق منصات الهبوط المعدنية (*) أن أجهزة استشعار الضغط الزناد للحصول على البيانات. (B) صورة واحدة الماوس القديم أشهر 1 واحد الماوس 9 أشهر من العمر يجلس على المسامير تواجه الجزء الخلفي من rotarod في إعداد الاختبار.

الرقم 2
الرقم 2. Rotarod منحنيات التدريب. مثال واحد الماوس عمره شهر واحد 9 1 منذ شهر وقياساتها من الوقت لتسقط على rotarod. القياسات من الوقت لتقع لكلا الفئران زيادة مطردة خلال محاكمات 1-5 وبالتالي كانت تعتبر التجارب التدريب. مرة واحدة استقرت المحاكمات (زيادة الأداء استقر؛ متقطع سطر) القياسات من الوقت لتقع سجلت لتحليل البيانات.

05/51605fig3highres.jpg "/>
الرقم 3. والمدورة مخصص بناؤها. (A) يتم استخدام محور دوار مبنية خصيصا لتحفيز الجهاز الدهليزي من الفئران. يتكون هذا المدورة من دريميل (رأس السهم) وعجلة القوارض تشغيل (*) (B) وجهة نظر متفوقة من محور دوار. يتم وضع الفئران داخل الغرفة (رأس السهم) في وسط عجلة دوارة.

الرقم 4
الشكل 4. جهاز عارضة التوازن. (A) ويميل جهاز عارضة التوازن لديه قاعدة 80.3 سم، مع بدء شعاع تقع 52.5 سم فوق سطح الأرض ومربع الهدف (*) رفعت 60 سم فوق سطح الأرض. (B ) يتم تسجيل سلوك الفئران على عارضة التوازن من قبل اثنين من كاميرات وضعت في الطرف الأدنى من الحزم. تسجيل الفيديو تقديم رؤية اليسار واليمينق من الفئران لأنها تعبر شعاع وتستخدم لتحليلها لاحقا.

الرقم 5
. الرقم 5 انخفاض مستوى أداء Rotarod مع تقدم العمر الفئران القديمة الشهر-1 (ن = 6) تمكنوا من البقاء على المسامير الدورية لفترة أطول كثيرا من عمره الشهر 9 (ن = 8) الفئران (*؛ ف <0.05). يتم تمثيل البيانات كما يعني ± SD.

الرقم 6
الرقم 6. تأثير التحفيز الدهليزي على الأداء التوازن شعاع أكبر مع تقدم العمر. زيادة التحفيز الدهليزي الوقت لاجتياز القديمة في شهر 9 (ن = 6) و 13 شهرا من العمر (ن = 5) الفئران ولكن ليس في 1 الشهر عمره (ن = 9) الفئران. عندما يتم تقييم التفاعل بين العمر والتغيرات المرتبطة التحفيز الدهليزي في TTT تأثير التحفيز الدهليزي على بالأداء تعصب شعاع هو أكبر بكثير في فئران عمرها شهر 9 و 13 شهرا من العمر بالمقارنة مع الفئران 1 منذ شهر. يتم تمثيل البيانات كما يعني ± SD. *؛ ع <0.05 **؛ ع <0.01 ***؛ ع <0.001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

خطوات حاسمة في إطار بروتوكول

وقد أظهرت الأعمال السابقة أنه من السهل أن الفئران إفرط في التدريب على كل من rotarod وجهاز عارضة التوازن ونتيجة لذلك، واقتناء قياسات دقيقة يمكن أن يكون تحديا 15. على سبيل المثال، بإفراط على rotarod يمكن أن يؤدي إلى الفئران القفز عمدا قبالة المسامير خلال كل من فترات التأقلم والمحاكمة، في حين بإفراط على عارضة التوازن يمكن أن يؤدي إلى توقف أكثر تواترا (السلوك استكشافية) والسفر في الاتجاه المعاكس (أي نحو بدء سطر) 15. في نهاية المطاف، ويمكن بإفراط يؤدي إلى التهوين من قدرة المحرك الفعلي. ولذلك فمن الأهمية بمكان أن يتم تقييم منحنيات التدريب قبل التحليل.

خطوة حاسمة أخرى ضمن بروتوكول rotarod هو ضمان أن الفئران مواجهة الاتجاه الصحيح (الاتجاه المعاكس لدوران) قبل بدء كل محاكمة. الفئران التي تواجه المباشره خاطئنشوئها عندما تبدأ المسامير لتدوير يجدون صعوبة في الحفاظ على التوازن على وتد، وبالتالي تقع في وقت مبكر، وربما تبالغ في تقدير أثر الاختبار. أبعد من ذلك، في اختبار عارضة التوازن، فمن المهم لنقل الفئران في أسرع وقت ممكن من محور دوار لعارضة التوازن كما التعافي من التحدي الدهليزي تبدأ على الفور. وهذا يمكن أن يعني أن الخلل الناجم عن المدورة وتخفيض لاحق في الأداء يمكن الاستهانة بها.

التعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

ويمكن إجراء تعديلات على كل من rotarod واختبار عارضة التوازن من أجل تغيير حساسية من الاختبارات. يمكن بسهولة تعديل الاختبار rotarod لتغيير مستوى صعوبة المهمة الحركية اللازمة للكشف عن التوازن والحركية العجز. ويمكن تحقيق هذا عن طريق التلاعب في السرعة التي تدور المسامير أثناء الاختبار، وأيضا ما إذا كانت هذه تناوب على تسريع مدة الاختبار. لاختبار التوازن شعاع عرض شعاع مختلفة يمكن استخدامها لضبط حساسية للاختبار، مع عرض شعاع أصغر توليد مستوى أعلى من الصعوبة. ويمكن أيضا الحزم مع مستطيلة المقاطع العرضية استخدامها، على الرغم من دراسة سابقة باستخدام هذا النهج، فقد تبين أن الفئران كانت قادرة على قبضة على الجانبين من الحزم التي تؤدي إلى قياسات الشاذة من الوقت لاجتياز 15. في كل rotarod والاختبارات عارضة التوازن، والفئران يمكن الطعن مع التحفيز الدهليزي واختبارها على الجهاز تصل إلى 3 مرات. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الفئران غالبا ما يترددون في إكمال المهمة بعد خضوعه المحاكمة الأولى مع التحفيز الدهليزي.

القيود

يمكن أن تتأثر قياسات التوازن والقدرة الحركية حسب حجم ووزن الفئران التي يجري اختبارها الفردية 14. وهذا يعني أن هناك احتمال أن تأثير العمر على الأداء الحركي ويمكن أن تضاف إليها آثارالجاذبية ومركز الكتلة. في الواقع، وقد تبين أن الفئران مع أعلى نسبيا كتلة الجسم لأداء أسوأ في الاختبار rotarod 16. تطبيق المدورة الدهليزي ولكن يقلل من مدى أداء مرتبك التوازن من حيث الوزن، ويسهل إسناد الأداء توازن لتأثير الشيخوخة على النظام الدهليزي.

أهمية تقنية فيما يتعلق الأساليب القائمة والطرق البديلة

كان هناك عدد قليل من الدراسات أن التحقيق مباشرة الشيخوخة في النظام الدهليزي من أي نوع. عادة وقد استخدمت هذه الدراسات لتقييم وظيفة VOR الدهليزي وأظهرت أن وظيفة VOR يتم الاحتفاظ حتى 60 أسبوعا من العمر مع تغييرات طفيفة فقط بعد أن يتم الوصول مرحلة البلوغ 17،18. بالإضافة تتطلب اختبارات VOR عادة درجة من الغزو إرفاق ملفات تسجيل لالقرنية الحيوان، وغالبا ما تتطلب فترة نقاهة 3. بسبب لصغر حجم العين الماوس البديل الأكثر شيوعا، وتتبع العين الفيديو، هو أيضا من الصعب تحقيقه. هذه الصعوبات معا حدت من عدد من الدراسات VOR في نموذج الفئران.

الطرق الموضحة في هذا الجهاز توظيف ورقة تستخدم عادة لتقييم التنسيق الحركي والتوازن. بالإضافة إلى ذلك، وقد استخدمت هذه الأساليب لتحقيق التغييرات التي تحدث أثناء التطور والشيخوخة وبسبب تلك التعديلات الجينية 5،7،19،20. كما ثبت التنسيق الحركي والتوازن في الانخفاض بعد 3 أشهر من العمر، واستخدام إضافية من التحفيز الدهليزي بسيطة في هذه الورقة يسهل التحقيق في النظام الدهليزي في نموذج الفئران الشيخوخة من دون استخدام تقنيات أكثر صعوبة والغازية المذكورة أعلاه 8. ومن ثم يمكن استخدام هذه المعلومات لربط السلوك مع التغيرات الخلوية والتحت خلوية الكامنة التي تحدث في النظام الدهليزي مع التقدم في السن.

TEP "> التطبيق المستقبل أو الاتجاهات بعد اتقان هذه التقنية

على الرغم من أن الأساليب المذكورة هنا لا قياس مستوى اختلال التوازن التي يعيشها الحيوانات التناوب آخر، يمكن تعديل تطبيق مزيد من التحفيز الدهليزي لتشمل نظام التسجيل على أساس وجود أعراض بما في ذلك التبول، التبرز والهزات 21. وتشمل طرق أخرى لقياس مقدار عدم التوازن التي يعيشها الفئران قياس السكرين والكاولين امتصاص كما هو موضح سابقا 11،21. في نهاية المطاف، والقدرة على تسجيل أثر ذات الصلة الدهليزي الشيخوخة في الماوس الفردية يسمح للتحقيق في الارتباط بين الأداء وتوازن العمليات الخلوية / التحت خلوية استخدام الكهربية اللاحقة، الجزيئية وتقنيات المجهر ثنائي الفوتون 22.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rotarod IITC Life Science Inc. #755 "Rat dowels" = 70 mm diameter. Do not allow ethanol to contact perspex.
iPhone Apple Can use any type of camera. Velcro fixed to the back surface for attachment to the the 3D articulated arm.
3D articulated arm Fisso/Baitella Classic 3300-28 Any type of stable vertical stand would be adequate. Velcro is fixed to the apical end of the arm for iPhone attachment.
Wooden walking beam: 1 m long strip of smooth wood with a circular cross-section of 14 mm diameter A range of diameters and cross section shapes can be used to suit experimental parameters
Wooden goal box (130 x 140 x 220 mm) made from 11 mm thick boards
Support stand made of 41 x 41 mm beams: 2 vertical beams 525 and 590 mm from ground at the start and goal ends respectively; 803 mm horizontal beam that runs along the ground directly under the walking beam; two 20 mm long beams act as "feet", joining the horizontal and vertical beams at each end; a 21 x 21 x 36 mm block hewn at the apical end of the "starting" vertical beam; a 13 x 13 mm aperture cut out of the center of this block, forming a tunnel which runs perpendicular to the walking beam. Brace all joins with small steel brackets.
Black paint (water based) Handycan Acrylic Matt Black 2-3 coats for all wooden surfaces of the balance beam apparatus
Clear finish Wattle Estapol Polyurethane Matt Single coat for all beams. Double coat for all other surfaces of the balance beam apparatus
Foam, packaging material To cushion any falls from the balance beam
70% Ethanol, paper towels Clean beam and goal box between each animal.
Gauze pads/paper towels To line the floor of the goal box
Mouse house (from home cage)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Agrawal, Y., et al. Disorders of balance and vestibular function in US adults: data from the National Health and Nutrition Examination Survey, 2001-2004. Arch. Intern. Med. 169, 938-944 (2009).
  2. Schwab, C. W., Kauder, D. R. Trauma in the geriatric patient. Arch. Surg. 127, 701-706 (1992).
  3. Stahl, J. S., et al. A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements. J. Neurosci. Methods. 99, 101-110 (2000).
  4. Takemura, K., King, W. M. Vestibulo-collic reflex (VCR) in mice. Exp. Brain Res. 167, 103-107 (2005).
  5. Carter, R. J., et al. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J. Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
  6. Wallace, J. E., et al. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J. Gerontol. 35, 364-370 (1980).
  7. Ingram, D. K., et al. Differential effects of age on motor performance in two mouse strains. Neurobiol. Aging. 2, 221-227 (1981).
  8. Serradj, N., Jamon, M. Age-related changes in the motricity of the inbred mice strains 129/sv and C57BL/6j. Behav. Brain Res. 177, 80-89 (2007).
  9. Gage, F. H., et al. Spatial learning and motor deficits in aged rats. Neurobiol. Aging. 5, 43-48 (1984).
  10. Rustay, N. R., et al. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behav. Brain Res. 141, 237-249 (2003).
  11. Xiaocheng, W., et al. Expression of calcitonin gene-related peptide in efferent vestibular system and vestibular nucleus in rats with motion sickness. PloS One. 7, (2012).
  12. Beraneck, M., et al. Ontogeny of mouse vestibulo-ocular reflex following genetic or environmental alteration of gravity sensing. PloS One. 7, (2012).
  13. Carter, R. J., et al. Motor coordination and balance in rodents. Curr. Protoc. Neurosci. (2001).
  14. Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat. Rev. Neurosci. 10, 519-529 (2009).
  15. Luong, T. N., et al. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. J. Vis. Exp. (49), (2011).
  16. McFadyen, M. P., et al. Differences among eight inbred strains of mice in motor ability and motor learning on a rotorod. Genes Brain Behav. 2, 214-219 (2003).
  17. Shiga, A., et al. Aging effects on vestibulo-ocular responses in C57BL/6 mice: comparison with alteration in auditory function. Audiol. Neurootol. 10, 97-104 (2005).
  18. Stahl, J. S. Eye movements of the murine P/Q calcium channel mutant rocker, and the impact of aging. J. Neurophysiol. 91, 2066-2078 (2004).
  19. Fahlstrom, A., et al. Behavioral changes in aging female C57BL/6 mice. Neurobiol. Aging. 32, 1868-1880 (2011).
  20. Bâ, A., Seri, B. V. Psychomotor functions in developing rats: ontogenetic approach to structure-function relationships. Neurosci. Biobehav. Rev. 19, 413-425 (1995).
  21. Yu, X., et al. A novel animal model for motion sickness and its first application in rodents. Physiol. Behav. 92, 702-707 (2007).
  22. Tung, V. W., et al. An isolated semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium for electrophysiology and high-resolution two-photon microscopy. J. Vis. Exp. (76), (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics