Author Produced

הערכת השפעות אוטונומיות והתנהגותיות של תנועה פסיבית בחולדות באמצעות תנועה אנכית המעלית סיבוב הגלגל הענק

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

הפרוטוקולים מוצגים על מנת להעריך את ההשפעות האוטונומיות וההתנהגותית של תנועה פסיבית במכרסמים באמצעות תנועה אנכית של מעלית וסיבוב גלגל פריס.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y., Su, Y., Manno, S. H. C., Cheng, S. H., Lau, C., Cai, Y. Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation. J. Vis. Exp. (156), e59837, doi:10.3791/59837 (2020).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

המטרה הכוללת של מחקר זה היא להעריך את ההשפעות האוטונומיות וההתנהגותית של תנועה פסיבית במכרסמים באמצעות תנועה אנכית של המעלית והתקני סיבוב של גלגל פריס. מספר זה יכול לסייע באישור התקינות והתפקוד התקין של מערכת העצבים האוטונומית. הם מצמידים לאמצעים כמותיים המבוססים על ספירת הצרכים, בדיקות שדה פתוח, ואיזון מעבר אלומות. היתרונות של האלה הם הפשטות שלהם, התוכסות, ואמצעים התנהגותיים כמותיים. המגבלות הללו הן שהתגובות האוטונומיות עלולות להיות אפיתופעות של הפרעות בלתי-שיווי, והיא נדרשת מערכת שיווי מערכות מתפקדת. בדיקת הפרעות כגון מחלת תנועה יסייע רבות על ידי הליכים מפורטים של אלה מספר.

Introduction

מחלת תנועה (MS) בשל ויזואו נורמלי גירוי שיווי הבמה מוביל התגובה האוטונומית, המביאה סימפטומים אי נוחות כגון אפיקיבה, בחילות ו/או הקאות1. על פי התיאוריות הנוכחיות, מחלת התנועה עלולה להיגרם על ידי התנגשות חושית או חוסר התאמה עצבית מקבלת מידע משולב בתנועה השונה מהמודל הפנימי הצפוי של הסביבה2,3 או אי יציבות בזמן התרחשות על ספינת יאכנף4,5. למרות ההתקדמות המשמעותית בתחום מחלת התנועה ושיווי המצב האוטונומי בפועל6,7,8,9,10,11,12, מחקר עתידי ניתן לסייע על ידי פרוטוקולי הערכה סטנדרטית. הערכת ההשפעות האוטונומיות של תנועות פסיבי סטנדרטי יהיה להועיל מאוד חקירות לתוך הגורמים ומניעה של מחלת תנועה. המטרה הכוללת של מחקר זה היא להעריך את ההשפעות האוטונומית וההתנהגותית של תנועה פסיבית במכרסמים. מודלים בעלי חיים, כגון מכרסמים, לאפשר מניפולציה ניסיוני קל (למשל, תנועה פסיבית ותרופות) הערכה התנהגותית, אשר ניתן להשתמש כדי ללמוד את האטיולוגיה של מחלת תנועה. כאן, אנו מציגים סוללה מפורטת לבדיקת ההשפעות של תנועה פסיבית ואת השלמות של תפקוד שיווי השערות.

פרטי המחקר הנוכחי שני שאומר, תנועה אנכית מעלית (EVM) וסיבוב הגלגל הענק (FWR), כי לגרום לתגובות אוטונומיות על התנועה פסיבי. The בחני הם בשילוב של שלושה אמצעים התנהגותיים כמותיים, קרן האיזון (על עכברים13 וחולדות14,15,16,17), בדיקה בשדה הפתוח וספירת הצרכים. ה-EVM (בדומה למגרש ולגליל של ספינה הנתקלים בגל) מעריך את התפקוד העצמי על ידי עירור אברי החישה האוטותיים המקודדים האצות לינאריות (כלומר, העצה המגיב לתנועות במישור האנכי)18. המכשיר fwr (הסיבוב הצנטריפוגלי או sinusoidal motion) מעורר את אברי האוטולית על ידי האצת לינארית והתעלות בחצי העיגול בתאוצה זוויתית19,20. המכשיר המיוחד של הגלגל הענק/הסיבוב הצנטריפוגלי הוא ייחודי בהערכה האוטונומית שלו. עד היום, המכשיר הדומה היחיד בספרות הוא מנגנון סיבוב הציר האנכי (ovar), המשמש לבדיקת שיווי המשקל (VOR)18,21,22, ממוזג הימנעות23,24, ואת ההשפעות של hyperגרביטציה25,26,27. השיטת ה-EVM והתקן ה-FWR מובילים את גירוי השמיעה המוביל לתגובות אוטונומיות. אנו מזוג את evm ו-fwr למדידות כמותיים כגון קרן איזון, היווצרות הצרכים, וניתוח שדה פתוח28,29,30, כדי להבטיח תוצאות חזקות ומאודלות. בדומה לאלה שתוארו בעבר בעכברים13 וחולדות14,15,16,17, המאזן קרן מאזן היא קרן ארוכה 1.0 m מושעה 0.75 m מן הקרקע בין שני כיסאות עץ באמצעות שינוי פשוט בתיבה שחור בסוף המטרה (סיום). קרן האיזון שימש להערכת חרדה (הקופסה השחורה האלמוני)14,17, פציעה טראומטית15,16,17, וכאן, תגובות אוטונומיות המשפיעים על איזון. ביצעתי את ספירת הצרכים להערכת התגובה האוטונומית במודל מחלת תנועה בעבר, והיא מדידה כמותית אמינה כי הוא בקלות לבצע מוערך חד-משמעית6,8,9,11. ניתוח השדה הפתוח מעסיק הערכת התנהגות פשוטה של תיבה שחורה פתוחה באמצעות Ethovision28, בונסאי30, או ניתוח וידאו פשוט ב Matlab29 כדי לכמת התנהגות כגון תנועה. בפרוטוקול הנוכחי, אנו משתמשים במרחק הכולל, אך אנו מודעים לקיימות מספר תבניות שונות (לדוגמה, התארכות, אזור תנועה, מהירות וכדומה). 28,29,30. באופן קולקטיבי, הליכים אלה טופס סוללה קצרה של הערכות לבדיקה והערכה של תגובות אוטונומיות לתנועה פסיבית, למשל במחלה תנועה6,7,8,9,10,11. המתנה הנוכחית יכולה להיות מותאמת למגוון דגמי בעלי חיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

המחקר וההליכים הנוכחיים אושרו על-ידי ועדת האתיקה לניסויים בבעלי חיים של האוניברסיטה הצבאית השנייה (שנגחאי, סין) בהתאם למדריך לטיפול ולשימוש בבעלי חיים מעבדתיים (מועצת המחקר הלאומית של ארה ב, 1996).

1. בעלי חיים

  1. השימוש בג-דאולי (SD) חולדות של חודשיים (200 – 250 g). עבור כל שיטת התנהגות, השתמש בקבוצה נפרדת של חולדות. השתמש תמיד בפקדים נפרדים ובקבוצות נסיוניות.
    הערה: היו שני בדיקות אוטונומיות: EVM ו-FWR. Evm היו שלושה תנאים בנוסף לקבוצת שליטה (= 4) עם שלוש בחני התנהגותי (קרן מאזן, היווצרות הצרכים ספירה ופתוח שדה = 3) עם 8 חולדות בכל אחד עבור סך של 96 חולדות (4 x 3 x 8). Fwr היה תנאי אחד בנוסף לקבוצת שליטה (= 2) עם שלוש בחני התנהגות התנהגותית (קרן מאזן, היווצרות הצואה ספירה ופתוח שדה = 3) עם 8 חולדות בכל אחד עבור סך של 48 חולדות (2 x 3 x 8). בסך הכל, אנחנו מדווחים. על 144 עכברושים
  2. מכרסמים כלוב מתחת לטמפרטורה של 25 ° c ו-60%-70% לחות.
  3. מכרסמים הבית ב 12 h/12 h מחזורי אור/כהה עם גישה למזון ושתיית מים libitum.
    הערה: מאחר והפרוטוקולים הבאים הם ניסויים התנהגותיים, יש לטפל בחולדות בעדינות. טיפול בבעלי חיים צריך להיות עם שתי הידיים עם הגוף ותמיכה אחורית, כדי לא לגרום לחרדה.
  4. בצע ניסויים (EVM ו-FWR) והערכה מוסר (קרן מאזן והערכת השטח פתוח) באפלה כדי למזער רמזים חזותיים.

2. מעלית תנועה אנכית התקן

  1. בצע את הליכי התנועה האנכיים במעלית באפלה מוחלטת כדי למזער רמזים חזותיים.
  2. מניחים את המכרסמים בתיבה פרספקס (22.5 ס"מ x 26 ס"מ x 20 ס מ). כאן התיבה פרספקס יכול להכיל ארבעה מכרסמים (מכשיר מותאם אישית).
  3. ודא כי התיבה סגורה סגור וסגור באופן מאובטח כדי למנוע מכרסמים ליפול. הצב את התיבה פלקסיגלס במשטח המעלית של מכשיר התנועה האנכי של המעלית (התקן מותאם אישית).
  4. הפעל את התקן התנועה האנכי של המעלית להגדרה הנמוכה ביותר עבור ההסתגלות.
  5. הגדר את השרעת כמו 22 ס"מ עד 22 ס"מ למטה מנייטרלי. מעלית שינוי בהדרגה תנועה אנכית כדלקמן:
    1. הגדר את התקופות הראשוניות כמו 2,500 ms עבור 5 דקות, 2,000 ms עבור 5 דקות, ו 1,500 ms עבור 5 דקות.
    2. השתמש בתקופת מבחן של 1000 ms עבור 2 h.
    3. להאט את המכשיר לאחור באמצעות תקופות של 1500 ms עבור 5 דקות, 2000 ms עבור 5 דקות, ו 2500 ms עבור 5 דקות.

3. פריס-גלגל סיבוב המכשיר

  1. התקן סיבוב גלגל ענק
    1. מניחים את המכל הפלקסיגלס (22.5 ס"מ x 26 ס"מ x 20 ס מ) על ספסל עץ (מכשיר מותאם אישית).
    2. מניחים את המכרסמים במכל הפלקסיגלס עם הציר הארוך של הגוף בניצב למוט הסיבוב האופקי של הגלגל הענק (מכשיר מותאם אישית).
      הערה: המיקום עם הגוף הניצב למוט אופקי מבטיח גירוי של אברי אוטולית (כיוון אחורי ואנכי) במהלך הסיבוב.
    3. סגור את תיבת הפלקסיגלס באופן מאובטח.
    4. מניחים את הסט השני של מכרסמים במיכל הפלקסיגלס עם הציר הארוך של הגוף בניצב למוט הסיבוב האופקי על הזרוע השנייה של המכשיר סיבוב הגלגל הענק. השתמש בקבוצה השנייה של מכרסמים עם מסה דומה כדי לאזן את גלגל הענק.
    5. סגור באופן מאובטח את תיבת הפלקסיגלס והמקום במכשיר הסיבוב של גלגל הענק.
  2. הליך סיבוב הגלגל הענק
    1. בצע את הליכי סיבוב הגלגל הענק באפלה מוחלטת כדי למזער רמזים חזותיים.
    2. הפעל את הגלגל הענק מסתובב בכיוון השעון ב-16 °/s2 כדי להגיע למהירות זוויתית של 120 °/s, ולאחר מכן התחל להאט ב-48 °/s2 כדי להגיע ל -0 °/s. לאחר השהיה של 1, יש להמשיך ולסובב בכיוון השעון באותו אופן שלעיל (האצה ב-16 °/s2 כדי להגיע למהירות זוויתית של 120 °/s ולאחר מכן להאט ב-48 °/s2 כדי להגיע ל-0 °/s). מחזור בכיוון השעון-נגד כיוון השעון דורש כ-10 s כדי להגיע למיקומו ההתחלתי.
    3. להמשיך את הסיבוב בכיוון השעון-נגד כיוון השעון עבור 2 h לכל הפעלה עבור כ 720 סיבובים.

4. הערכה של EVM ו-FWR

הערה: הערכה של התקן סיבוב הגלגל הענק ותנועה אנכית של המעלית נעשית על-ידי שלושה הליכים: מאזן בדיקות קרן, ספירת הצרכים ובחינת השדה הפתוח. הליכים זהים משמשים להערכת תנועה אנכית מעלית. הליכי הערכה אלה יש לבצע בהקדם האפשרי לאחר סיבוב הגלגל הענק או תנועה אנכית מעלית.

  1. קרן מאזניים
    1. מאזן קרן התקנה
      1. הגדר את קרן האיזון10,11,12 על ידי הצבת שני כיסאות עץ (כ 0.75 m בגובה) בשדה ניסיוני, כ 110 ס"מ מלבד.
      2. מניחים תיבת פלסטיק שחורה (15 ס"מ x 15 ס"מ x 8 ס מ) על השרפרף הסיום.
      3. מניחים קרן עץ צרה (2.5 ס מ x 130 ס מ) בין שני הכיסאות, ומשאירה מרחק של 100 ס"מ בין קצוות הצואה, משרפרף ההתחלה ועד לכיסא הסיום.
        הערה: הכניסה לקופסת הפלסטיק השחורה צריכה להיות בקו הסיום של 100 ס מ.
      4. הניחו מנורה בכיסא ההתחלה. . תדליק את המנורה
      5. כבו את אורות החדר והקפידו שהחדר יהיה חשוך ככל האפשר. זה מבטיח את המכרסמים בעקבות הכיוון של קרן האיזון מהאזור המואר לאזור המוטשטש.
    2. מאזן הליכי קרן
      הערה: שיטת הקואורדינציה המוטורית של קרן האיזון מוערך על ידי מדידת הזמן הנלקח לעבר קרן העץ המוגבהת.
      1. הרכבת כל מכרסם מדי יום במשך 3 ימים רצופים, לפני תקופת הבדיקה, כדי להשיג ביצועים יציבים על קרן האיזון10. רכבת על ידי החדרת עכברוש לקרן בפינה מוארת והצגת אותו לחצות את הקורה. בסופו של דבר, העכברוש. יחצה את עצמו מרצונם חולדות בפרוטוקול הנוכחי לקח 3.6 ± 0.9 שניות.
        הערה: מכרסמים מסוימים אינם מצליחים להשיג ביצועים יציבים במהלך האימון ויש לכלול אותם. מכרסמים מסוימים אינם מבצעים את המשימה בעוד שלאחרים חסרה מוטיבציה לחצות את הקרן. ביצועים יציבים היו שתי תקופות ניסיון רצופות של מעבר של פחות מ 4 שניות. אם עכברוש נופל במהלך האימון או הערכה זה צריך להיות מסווג כמו עכברוש ' נפילת ' ולא העריכו יותר.
      2. עבור ההליך בפועל, המקום מכרסם מיומן על השרפרף להתחיל ליד האור ובמקביל להקיש להתחיל על סטופר. המכרסמים צריכים לחצות את קרן האיזון במהירות ולהיכנס לקופסה השחורה על שרפרף הסיום.
      3. לחץ להתחיל על סטופר פעם המכרסמים הוא במקום ולחץ לעצור כאשר האף נכנס לתיבה כהה על שרפרף הסיום. הזמן לחצות את הקרן הוא מהצואה להתחיל לסיים שרפרף.
        הערה: לאחר המכרסם מאומן, אתה יכול לבצע התערבות או מניפולציה, כגון גרימת מחלת תנועה, לפני ההערכה. ניתן גם לקבל מדידה בסיסית, לפני ההתערבות, תוך שימוש בזמן העברת התרגול האחרון.
  2. היווצרות הצרכים ספירת
    1. הניחו את המכל הפלקסיגלס המכיל את ארבעת המכרסמים על ספסל אחרי תקופת המבחן בגלגל הענק.
    2. הסר את המכרסמים ואת המקום בתיבות בודדות של שדה פתוח (להלן).
    3. לספור את מספר כדורי צואה בתיבה פלקסיגלס המיוחס לכל מכרסם.
      הערה: ניתן לקבל מדידה בסיסית, להשוואה עם הערכה לאחר תנועת המעלית, על ידי ספירת כדורי צואה לפני התנועה האנכית של המעלית.
  3. בחינת שדה פתוח
    1. מניחים את המכרסמים בתיבת השדה הפתוח (40 ס"מ x 40 ס"מ x 45 ס"מ).
    2. הקלט התנהגות שדה פתוחה באמצעות מצלמת IR-video עבור 3 דקות28,29,30.
    3. קבע את המרחק הכולל שאליו נסעת.
      הערה: חשוב מאוד לא למקם את המכרסמים בתיבת השדה הפתוח לפני תנועה אנכית של המעלית. הסביבה חייבת להיות. הרומן של המכרסמים לכן, אין לנקוט במדידות בסיסיות לבדיקה בשדה הפתוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 2 מדגים מאזן נציג תוצאות הקרן של זמן שנלקח רוחבי. חולדות הוכשרו במשך 3 ימים רצופים על מנת להשיג ביצועים יציבים על קרן האיזון10. ביום שלמחרת, חולדות הוערכו לגבי ביצועי קרן מאזן. בציר y של הדמות, יש לנו את מספר השניות שצולמו עבור מכרסמים כדי לחצות את קרן האיזון עבור הגלגל הענק, תנועה אנכית מעלית, וקבוצות בקרה למטרות שטני.

איור 3 מדגים את התוצאות הייצוגיות. עבור תנועה אנכית של מעלית, חולדות היו באחת משלוש קבוצות סיבוב שונות של 0.8 Hz, 0.4 Hz, ו 0.2 Hz בתנועה אנכית, בנוסף לקבוצת בקרה, הנקראת הקבוצה הסטטית. השקילות לפרקי התנועה שלנו היא כדלקמן: תדירות = 0.8 Hz = 1/0.8 = 0.1250 s = 1250 ms, תדירות = 0.4 Hz = 1/0.4 = 0.2500 s = 2500 ms, ותדירות = 0.2 Hz = 1/0.2 = 0.5000 s = 5000 ms. EVM הגדילה באופן משמעותי את הצרכים (בכיוון אחד ANOVA, F (3, 31) = 20.2306, p < 0.00001). השינוי בתנועה אנכית Hz הגדילה את הצרכים עבור 0.4 Hz (t = 3.4064, df = 14, p = 0.0043) ו-0.8 Hz (t = 10.6895, df = 14, p < 0.0001). עבור סיבוב גלגל פריס, חולדות היו מסובבות בתוך כיוון השעון הפסקה-כנגד כיוון השעון מתמשך כ 10 s כדי להגיע לעמדה הראשונית. הסבב המלא של הסיבוב נמשך במשך 2 שעות. קבוצת הסיבוב של גלגל הענק הושוותה לקבוצת בקרה, הנקראת הקבוצה הסטטית. קבוצת סיבוב של גלגל ענק הגדילה את הצרכים כפי שנקבע על ידי מבחן t (t = 10.6895, df = 14, p < 0.0001).

איור 4 מדגים את בחינת השדה הפתוח של תוצאות המרחק הכולל שנסעו. נתונים אלה נאספו באמצעות תוכנת מעקב וידאו מסחרי לניתוח של התנהגות שדה פתוח (טבלה של חומרים)28, אבל מספר קווי תוכנה קוד פתוח קיימים עבור ניתוח וידאו התנהגותי כגון בונסאי30 ואחד הקבוצה שלנו פיתחה מבוסס על Matlab29. כמו כן, כאן, המרחק הכולל שנסע היה מוערך כמדד, אבל הבדלים מסגרת אחר מסגרת ניתן להשתמש לקביעת התנהגויות אחרות כגון תנועה אנכית. עבור תנועה אנכית של מעלית, חולדות היו באחת משלוש קבוצות סיבוב שונות של 0.8 Hz, 0.4 Hz, ו 0.2 Hz בתנועה אנכית, בנוסף לקבוצת בקרה, הנקראת הקבוצה הסטטית. ה-EVM הצטמצמה באופן משמעותי את מרחק השדה הפתוח (ANOVA בכיוון אחד, F (3, 31) = 16.5994, p < 0.00001). השינוי בתנועה האנכית Hz ירד תנועה בשדה פתוח עבור 0.4 Hz (t = 3.1354, df = 14, p = 0.0073) ו-0.8 Hz (t = 5.8929, df = 14, p < 0.001). עבור סיבוב גלגל פריס, חולדות היו מסובבות בתוך כיוון השעון הפסקה-כנגד כיוון השעון מתמשך כ 10 s כדי להגיע לעמדה הראשונית. הסבב המלא של הסיבוב נמשך במשך 2 שעות. קבוצת הסיבוב של גלגל הענק הושוותה לקבוצת בקרה, הנקראת הקבוצה הסטטית. קבוצת סיבוב של גלגל ענק ירד תנועה שדה פתוח כפי שנקבע על ידי t-test (t = 4.3341, df = 14, p = 0.0007).

מספר מחקרים שפורסמו המועסקים בפרוטוקולים המתוארים כאן6,7,8,9,10,11,12. אחת הדוגמאות האחרונות מהקבוצה שלנו למדה את המנגנונים מאחורי התרופות האנטי-מחלות במחלות העיכול המושרה12.

Figure 1
איור 1: מכשור משומש. (א) מאזןקרן. קרן האיזון הוא קרן עץ צר (2.5 ס מ x 130 ס מ) בין שני שרפרפים ממוקם 100 ס מ (כ 0.75 m בגובה) בנפרד. מנורה מונחת בכיסא ההתחלה וקופסת פלסטיק שחורה (15 ס"מ x 15 ס"מ x 8 ס מ) על שרפרף הסיום. (ב) מעלית תנועה אנכית מכשיר. המעלית אנכית מכשיר תנועה משרעת הוא ממוקם ב 22 ס"מ עד 22 ס"מ למטה מנייטרלי. התנועה האנכית חימום מורכב 2500 ms תקופה עבור 5 דקות, 2000 ms עבור 5 דקות, ו 1500 ms עבור 5 דקות. התנועה במבחן מורכב תקופה 1000 ms עבור 2 h. המכשיר האנכי מעלית תנועה האטה ברוורס באמצעות תקופה 1500 ms עבור 5 דקות, 2000 ms עבור 5 דקות, ו 2500 ms עבור 5 דקות. חולדות ממוקמות הראש לכיוון חזית המכשיר התנועה אנכית המעלית. (ג) פריס-גלגל סיבוב המכשיר. גלגל הענק מסתובב בכיוון כיוון השעון ב-16 °/s2 האצת ל-120 °/s, ולאחר מכן מאטה ב-48 °/s2 כדי להגיע ל -0 °/s, משהה עבור 1 ולאחר מכן מסתובב בכיוון השעון (16 °/s2 האצת ל-120 °/s,ולאחר מכן האטה ב- מחזור כיוון השעון-הפוגה-כנגד השעון דורש ~ 10 s כדי להגיע למיקומו ההתחלתי. חולדות ממוקמות הראש לכיוון מרכז של גלגל ענק סיבוב המכשיר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: מאזן תוצאות הקרן. הזמן שנלקח לרוחב הקרן (פירושו של ± סטנדרטי). ציר y מציין שניות שצולמו כדי לסובב את הקרן. חולדות אומנו במשך שלושה ימים לפני ההערכה כדי להשיג ביצועים יציבים על קרן האיזון10. הערכה מוקדמת עם תנועה אנכית של המעלית או התקני גלגל ענק מגדילה באופן משמעותי את זמן המעבר. בדיקות סטטיסטיות בוצעו במבחן דו-זנבי עם תיקון בונפררוני בין שליטה לבין כל קבוצה אחרת. מציין p < 0.001. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: כתוצאה מספירת הצרכים. המעלית תוצאות תנועה אנכית (a) הפאנל השמאלי-ספירת הצרכים (ממוצע ± סטיית התקן) על-ידי קבוצה עבור 0.8 hz, 0.4 hz ו-0.2 hz בתנועה אנכית, בנוסף לקבוצת בקרה, הנקראת הקבוצה הסטטית ב -0 Hz. שים לב לגידול המשמעותי בעשיית הזמן עבור הערך הרגיל 0.8 של הכוכבית 0.4 והממוצע הגלגל הימני הסיבוב תוצאות (ב) הלוח הנכון – בונה הצואה (מתכוון ± סטיית התקן) עבור הקבוצה עכברוש בסיבוב הגלגל הענק (ראה תיאור של הפרדיגמה מהירות זוויתי) וקבוצת שליטה (0 Hz), המכונה קבוצה סטטית. שימו לב לעלייה המשמעותית בעשיית הצרכים של קבוצת הסיבוב כפי שמצוין על-ידי הכוכביות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: המרחק הכולל נסע. (א) מעליתתוצאות התנועה אנכית. פאנל זה כולל מרחק כולל שעבר (כלומר ± סטיית תקן) באמצעות cm בשדה הפתוח תנועה test על-ידי קבוצה עבור 0.8 Hz, 0.4 Hz ו-0.2 Hz בתנועה אנכית, בנוסף לקבוצה בקרה (סטטי). שימו לב לירידה המשמעותית במרחק הכולל עבור 0.8 Hz ו-0.4 Hz כפי שמצוין על-ידי הכוכביות. בדיקות סטטיסטיות בוצעו במבחן דו-זנבי עם תיקון בונפררוני בין שליטה לבין כל קבוצה אחרת. * * מציין p < 0.01 ו * * * מציין p < 0.001. (ב) פריס-גלגל הסיבוב תוצאות. פאנל זה מורכב ממרחק כולל שעברו (כלומר ± סטיית תקן) על ידי ס מ במבחן תנועה בשדה הפתוח עבור הקבוצה עכברוש בסיבוב הגלגל הענק ובקרה (סטטי) קבוצה. שים לב לירידה המשמעותית במרחק הכולל כפי שמצוין על-ידי הכוכביות. בדיקות סטטיסטיות בוצעו על ידי דו-זנבי בדיקה בין שליטה לבין הקבוצה גלגל הענק. מציין p < 0.001. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

המחקר הנוכחי מתאר את הערכת התגובות האוטונומית תנועה פסיבית במכרסמים באמצעות תנועה אנכית מעלית סיבוב גלגל פריס. ציוד ונהלים אלה ניתן לאמץ בקלות מכרסמים אחרים ומספר שינויים של בחני קיים כדי לאשר את תפקוד שיווי העין בנסיבות שונות, כגון במהלך האתגר תרופתי או כירורגי התערבויות. מחקר בטרשת נפוצה הוביל באמצעות גירוי שיווי העין לתיאוריה כי התנגשות חושית או חוסר התאמה עצבית כתוצאה מקבלת מידע חזותי השונה מהמודל הפנימי הצפוי של הסביבה2,3 מוביל לתגובה אוטונומית המביאה סימפטומים כגון חוסר נוחות, בחילות ו/או הקאות1. תיאוריות נוספות התווה כי חוסר יציבות, כפי שהתרחש על ספינה מיאגף4,5, מעוררת את התגובה האוטונומית שלה. למרות ההתקדמות המשמעותית הזאת, שאלות נשארות שניתן לסייע בפרוטוקולי הערכה כגון תנועה אנכית של מעלית וסיבוב גלגל פריס.

צעד קריטי לקרן מאזן. הוא אימון חולדות חייב להיות מוטיבציה ויש להם ביטחון לחצות את הקרן; אחרת, האיזון (כלומר, מאזן שיווי המאזניים) אינו נמדד בתקופת הערכה. לחוקרים המעוניינים לבחון את החרדה14,17 או פציעה טראומטית15,16,17, התנהגויות אחרות במהלך האימון או האיזון קרן המעבר עשוי להיות רלוונטי. לדוגמה, במחקרי חרדה באמצעות קרן היתרה, עשיית הצרכים, מתן השתן, הנפילות ומספר הפעולות ניתן לספור14. גם בתחומי מחקר מסוימים, מכרסמים כי חסר מוטיבציה לחצות את הקרן ניתן להעריך באופן שונה13,14,15,16,17. זה קריטי במהלך תנועה אנכית המעלית סיבוב הגלגל הענק כדי להבטיח כי התיבה היא סגורה סגור וסגור באופן מאובטח, כמו מכרסמים בתיבה לא מאובטחת עשוי להיות מונעת ונפצעו. כמו כן, ודא שהמכרסמים מוערכים בתיבת השדה הפתוחה28,29,30 רק פעם אחת ומיד אחרי התנועה האנכית של המעלית והגלגל הענק כדי להבטיח הערכה מהירה של אפקטי שיווי מהירות.

הפרוטוקולים הנ ל משתמשים באמצעים כמותיים. לכן, המגבלות על קרן האיזון כוללים מכרסמים כי חוסר מוטיבציה לחצות את הקרן, כמו איזון הוא התנהגות להערכה. מגבלות על התנועה אנכית המעלית ואת הסיבוב גלגל ענק הצואה בחני כוללים הדורשים מכרסם האכיל היטב. זה הכרחי; אחרת, המכרסמים לא יכולים לחוות תגובה אוטונומית איתנה לגירוי בשמיעה. זה מנהג טוב להתבונן הבסיס היווצרות הצרכים לתקופה נורמלית/בקרה של 2.5 h משך למטרות השוואתי.

שיקול חשוב נוסף בעת השימוש בפרוטוקולים, ופענוח תוצאות, הוא הבדלים בתגובות מחלות תנועה על פני מינים. בבני אדם, וגם מינים אחרים כמו חתולים וכלבים, הקיא והקאות הם שני תסמינים נפוצים31,32,33,34. , עכברים, מצד שני. לא יכולים להקיא עם זאת, חולדות להציג סימפטומים מחלת תנועה כגון פיקה35,36, התגובה לצרכים37, והפחתת תנועה ספונטנית35,38. גם, בני אדם להסתמך בעיקר על חזון קלט חושי ומחלת תנועה קשורה ככל הנראה הסכסוך החושי עם מערכת שיווי הבמה2,39. בחולדות, במיוחד עכברים לבקנים (למשל, ספראג-דאולי), חזון הוא לא בדרך כלל החוש העיקרי, אלא סוחושי למדי (שפם). הדבר עלול להוביל להבדלים בין-מינים בתרומות היחסיות של תשומות חישה שונות לסכסוך. לבסוף, ישנם מינים בין-מכרסמים הבדלים בתגובה מחלת תנועה. לדוגמה, העכבר החדף (suncus מורנוס) הוא מסוגל לקבל תגובה האמטית40,41.

באופן קולקטיבי את ההליכים המתוארים טופס סוללה קצרה של הערכות עבור בדיקה והערכה של תגובות אוטונומיות במכרסמים במהלך מחלת תנועה6,7,8,9,10,11. הטכניקות הקיימות מצמידים לאמצעים פיזיולוגיים יותר כגון אלקטרופיזיולוגיה כדי לקבוע את ההשלכות של קליפת המין במהלך גירוי שיווי הבמה יהיה עניין רב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים לא מצהירים על סכסוכים פיננסיים או לא פיננסיים של אינטרסים. למכשיר ה-FWR יש פטנט בסין: 201120231912.1.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכת בחלקו על ידי המועצה למענקים מחקר הונג קונג, תוכנית הקריירה המוקדמת, פרויקט #21201217 ל-C. L. למכשיר ה-FWR יש פטנט בסין: 201120231912.1.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Elevator vertical motion device Custom Custom-made Elevator vertical motion device to desired specifications
Ethovision Noldus Information Technology Video tracking software
Ferris-wheel rotation device Custom Custom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications
Latex, polyvinyl or nitrile gloves AMMEX Use unpowdered gloves 8-mil
Open field box Custom Darkened plexiglass box with IR camera
Rat or mouse JAX labs Any small rodent
Small rodent cage Tecniplast 1284L
Wooden beam and stools Custom Custom-made wooden beam and stools to specifications indicated

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
  2. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. Journal of the Royal Society of Medicine. 71, 819-829 (1978).
  3. Keshavarz, B., Hettinger, L. J., Kennedy, R. S., Campos, J. L. Demonstrating the potential for dynamic auditory stimulation to contribute to motion sickness. PLOS One. 9, 101016 (2014).
  4. Stoffregen, T. A., Chen, F. C., Varlet, M., Alcantara, C., Bardy, B. G. Getting your sea legs. PLoS One. 8, 66949 (2013).
  5. Smart, L. J. Jr, Pagulayan, R. J., Stoffregen, T. A. Self-induced motion sickness in unperturbed stance. Brain Research Bulletin. 47, 449-457 (1998).
  6. Wang, J. Q., et al. Temporal change in NMDA receptor signaling and GABAA receptor expression in rat caudal vestibular nucleus during motion sickness habituation. Brain Research. 1461, 30-40 (2012).
  7. Cai, Y. L., et al. Glutamatergic vestibular neurons express FOS after vestibular stimulation and project to the NTS and the PBN in rats. Neuroscience Letters. 417, 132-137 (2007).
  8. Cai, Y. L., et al. Decreased Fos protein expression in rat caudal vestibular nucleus is associated with motion sickness habituation. Neuroscience Letters. 480, 87-91 (2010).
  9. Wang, J. Q., Qi, R. R., Zhou, W., Tang, Y. F., Pan, L. L., Cai, Y. Differential Gene Expression profile in the rat caudal vestibular nucleus is associated with individual differences in motion sickness susceptibility. PLoS One. 10, 0124203 (2015).
  10. Zhou, W., et al. Sex and age differences in motion sickness in rats: The correlation with blood hormone responses and neuronal activation in the vestibular and autonomic nuclei. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 29 (2017).
  11. Wang, J., Liu, J., Pan, L., Qi, R., Liu, P., Zhou, W., Cai, Y. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385 (2017).
  12. Qi, R., et al. Anti-cholinergics mecamylamine and scopolamine alleviate motion sickness-induced gastrointestinal symptoms through both peripheral and central actions. Neuropharmacology. 146, 252-263 (2019).
  13. Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. Journal of Visualized Experiments. (49), e2376 (2011).
  14. Kalueff, A. V., Minasyan, A., Tuohimaa, P. Behavioural characterization in rats using the elevated alley Suok test. Behavioural Brain Research. 30, (1), 52-57 (2005).
  15. Piot-Grosjean, O., Wahl, F., Gobbo, O., Stutzmann, J. M. Assessment of sensorimotor and cognitive deficits induced by a moderate traumatic injury in the right parietal cortex of the rat. Neurobiology of Disease. 8, (6), 1082-1093 (2001).
  16. Goldstein, L. B., Davis, J. N. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury. Journal of Neuroscience Methods. 31, (2), 101-107 (1990).
  17. Sweis, B. M., et al. modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behavioural Brain Research. 296, 149-156 (2016).
  18. Hess, B. J., Dieringer, N. Spatial organization of the maculo-ocular reflex of the rat: Responses during off-vertical axis rotation. European Journal of Neuroscience. 2, 909-919 (1990).
  19. Armstrong, P. A., et al. Preserved otolith organ function in caspase-3-deficient mice with impaired horizontal semicircular canal function. Experimental Brain Research. 233, (6), 1825-1835 (2015).
  20. Riccio, D. C., Thach, J. S. Jr Response suppression produced by vestibular stimulation in the rat. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 11, (4), 479-488 (1968).
  21. Rabbath, G., et al. Abnormal vestibular control of gaze and posture in a strain of a waltzing rat. Experimental Brain Research. 136, 211-223 (2001).
  22. Brettler, S. C., et al. The effect of gravity on the horizontal and vertical vestibulo-ocular reflex in the rat. Experimental Brain Research. 132, 434-444 (2000).
  23. Hutchison, S. L. Taste aversion in albino rats using centrifugal spin as an unconditioned stimulus. Psychological Reports. 33, (2), 467-470 (1973).
  24. Green, K. F., Lee, D. W. Effects of centrifugal rotation on analgesia and conditioned flavor aversions. Physiology & Behavior. 40, (2), 201-205 (1987).
  25. Tse, Y. C., et al. Developmental expression of NMDA and AMPA receptor subunits in vestibular nuclear neurons that encode gravity-related horizontal orientations. Journal of Comparative Neurology. 508, (2), 343-364 (2008).
  26. Lai, C. H., Tse, Y. C., Shum, D. K., Yung, K. K., Chan, Y. S. Fos expression in otolith-related brainstem neurons of postnatal rats following off-vertical axis rotation. Journal of Comparative Neurology. 470, (3), 282-296 (2004).
  27. Lai, S. K., Lai, C. H., Yung, K. K., Shum, D. K., Chan, Y. S. Maturation of otolith-related brainstem neurons in the detection of vertical linear acceleration in rats. European Journal of Neuroscience. 23, (9), 2431-2446 (2006).
  28. Aitken, P., Zheng, Y., Smith, P. F. Ethovision analysis of open field behaviour in rats following bilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 27, (2-3), 89-101 (2017).
  29. Gao, V., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Validation of video motion-detection scoring of forced swim test in mice. Journal of Neuroscience Methods. 235, 59-64 (2014).
  30. Lopes, G., et al. Bonsai: an event-based framework for processing and controlling data streams. Frontiers in Neuroinformatics. 9, 7 (2015).
  31. Conder, G. A., Sedlacek, H. S., Boucher, J. F., Clemence, R. G. Efficacy and safety of maropitant, a selective neurokinin 1 receptor antagonist, in two randomized clinical trials for prevention of vomiting due to motion sickness in dogs. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics. 31, 528-532 (2008).
  32. Percie du Sert, N., Chu, K. M., Wai, M. K., Rudd, J. A., Andrews, P. L. Telemetry in a motion-sickness model implicates the abdominal vagus in motion-induced gastric dysrhythmia. Experimental Physiology. 95, 768-773 (2010).
  33. Lackner, J. R. Motion sickness: more than nausea and vomiting. Experimental Brain Research. 232, 2493-2510 (2014).
  34. Lucot, J. B. Effects of naloxone on motion sickness in cats alone and with broad spectrum antiemetics. Autonomic Neuroscience. 202, 97-101 (2016).
  35. McCaffrey, R. J. Appropriateness of kaolin consumption as an index of motion sickness in the rat. Physiology & Behavior. 35, 151-156 (1985).
  36. Horn, C. C., et al. Why can't rodents vomit? A comparative behavioral, anatomical, and physiological study. PLoS One. 8, (4), 60537 (2013).
  37. Ossenkopp, K. -P., Frisken, N. L. Defecation as an index of motion sickness in the rat. Physiological Psychology. 10, 355-360 (1982).
  38. Ossenkopp, K. P., Rabi, Y. J., Eckel, L. A., Hargreaves, E. L. Reductions in body temperature and spontaneous activity in rats exposed to horizontal rotation: abolition following chemical labyrinthectomy. Physiology & Behavior. 56, 319-324 (1994).
  39. Oman, C. M. Motion sickness: a synthesis and evaluation of the sensory conflict theory. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 68, 294-303 (1990).
  40. Hu, D. L., et al. Emesis in the shrew mouse (Suncus murinus) induced by peroral and intraperitoneal administration of staphylococcal enterotoxin A. Journal of Food Protection. 62, 1350-1353 (1999).
  41. Ueno, S., Matsuki, N., Saito, H. Suncus murinus as a new experimental model for motion sickness. Life Sciences. 43, 413-420 (1988).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics