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Évaluation des effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rats à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation ferris-roue

Behavior

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Summary

Des protocoles sont présentés pour évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation des roues ferris.

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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).

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Abstract

L’objectif global de cette étude est d’évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et des dispositifs de rotation des roues ferris. Ces essais peuvent aider à confirmer l’intégrité et le fonctionnement normal du système nerveux autonome. Ils sont couplés à des mesures quantitatives basées sur le comptage de la défécation, l’examen en champ ouvert et le franchissement des poutres d’équilibre. Les avantages de ces essais sont leur simplicité, leur reproductibilité et leurs mesures quantitatives comportementales. Les limites de ces essais sont que les réactions autonomes pourraient être des épiphénomènes de désordres non-vestibulaires et qu’un système vestibulaire fonctionnant est exigé. L’examen des désordres tels que le mal des transports sera grandement aidé par les procédures détaillées de ces essais.

Introduction

Le mal des transports (MS) dû à une stimulation visuo-vestibulaire anormale entraîne une réaction autonome, provoquant des symptômes tels que l’inconfort épigastrique, des nausées et/ou des vomissements1. Selon les théories actuelles, le mal des transports peut être causé par un conflit sensoriel ou un décalage neuronal de recevoir des informations de mouvement intégrée s’diffère du modèle interne prévu de l’environnement2,3 ou l’instabilité posturale comme cela se produirait sur un navire de lacets4,5. Malgré des progrès significatifs dans le domaine du mal des transports et du fonctionnement autonome vestibulaire6,7,8,9,10,11,12, la recherche future peut être facilitée par des protocoles d’évaluation normalisés. L’évaluation des effets autonomes des mouvements passifs standard profitera grandement aux enquêtes sur les causes et à la prévention du mal des transports. L’objectif global de cette étude est d’évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs. Les modèles animaux, tels que les rongeurs, permettent une manipulation expérimentale facile (p. ex., mouvement passif et pharmaceutique) et une évaluation comportementale, qui peut être utilisée pour étudier l’étiologie du mal des transports. Ici, nous présentons une batterie détaillée pour tester les effets du mouvement passif et l’intégrité du fonctionnement vestibulaire.

La présente étude détaille deux essais, le mouvement vertical de l’ascenseur (EVM) et la rotation de la grande roue (FWR), qui induise des réactions autonomes au mouvement passif. Les essais sont couplés à trois mesures quantitatives comportementales, le faisceau d’équilibre (sur les souris13 et les rats14,15,16,17), l’examen en champ ouvert, et le comptage de la défécation. L’EVM (semblable au pas et au roulis d’un navire rencontrant une onde) évalue le fonctionnement vestibulaire en stimulant les organes sensoriels otolithes qui codent les accélérations linéaires (c.-à-d. le saccule qui répond aux mouvements dans le plan vertical)18. Le dispositif FWR (rotation centrifuge ou mouvement sinusoïdal) stimule les organes otolithes par accélération linéaire et les canaux semi-circulaires par accélération angulaire19,20. Le dispositif de rotation Ferris-roue/centrifuge est unique dans son évaluation autonome. À ce jour, le seul dispositif similaire dans la littérature est la plaque tournante de rotation de l’axe vertical (OVAR), qui est utilisé pour examiner le réflexe vestibulo-oculaire (VOR)18,21,22, évitement conditionné23,24, et les effets de l’hypergravité25,26,27. L’assay EVM et l’appareil FWR induisonnt une stimulation vestibulaire conduisant à des réactions autonomes. Nous asparons l’EVM et le FWR à des mesures quantitatives telles que le faisceau d’équilibre, le comptage de défécation, et l’analyse en champ ouvert28,29,30, pour assurer des résultats robustes et reproductibles. Semblable à ceux précédemment décrits chez les souris13 et les rats14,15,16,17, l’analyse de faisceau d’équilibre est un faisceau de 1,0 m de long suspendu 0,75 m du sol entre deux tabourets en bois en utilisant une simple modification boîte noire à l’extrémité de l’objectif (finition). Le faisceau d’équilibre a été utilisé pour évaluer l’anxiété (obscur boîte noire)14,17, blessure traumatique15,16,17, et ici, les réactions autonomes affectant l’équilibre. Nous avons effectué le comptage de défécation pour évaluer la réponse autonome dans le modèle de mal des transports précédemment, et c’est une mesure quantitative fiable qui est facilement exécutée et évaluée sans équivoque6,8,9,11. L’analyse en champ ouvert utilise une simple évaluation du comportement en champ ouvert en utilisant Ethovision28, Bonsai30, ou une simple analyse vidéo dans Matlab29 pour quantifier le comportement tel que le mouvement. Dans le protocole actuel, nous utilisons la distance totale parcourue, mais nous notons plusieurs paradigmes différents (par exemple, l’allongement, la zone de mouvement, la vitesse, etc.) 28,29,30. Collectivement, ces procédures forment une courte batterie d’évaluations pour l’examen et l’évaluation des réactions autonomes au mouvement passif, par exemple dans le mal des transports6,7,8,9,10,11. Les essais actuels peuvent être adaptés à une variété de modèles animaux.

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Protocol

La présente étude et les procédures ont été approuvées par le Comité d’éthique pour l’expérimentation animale de la deuxième université médicale militaire (Shanghai, Chine) conformément au Guide pour l’entretien et l’utilisation des animaux de laboratoire (US National Research Council, 1996).

1. Animaux

  1. Utilisez des rats Sprague-Dawley (SD) de deux mois (200 à 250 g). Pour chaque analyse comportementale, utilisez un groupe distinct de rats. Utilisez toujours des groupes de contrôle et d’expérimentation distincts.
    REMARQUE : Il y a eu deux essais autonomes : EVM et FWR. L’EVM a eu trois conditions en plus d’un groupe témoin (4) avec trois essais comportementaux (faisceau d’équilibre, comptage de défécation et champ ouvert 3) avec 8 rats dans chacun pour un total de 96 rats (4 x 3 x 8). Le FWR a eu une condition en plus d’un groupe témoin (2) avec trois essais comportementaux (faisceau d’équilibre, comptage de défécation et champ ouvert 3) avec 8 rats dans chacun pour un total de 48 rats (2 x 3 x 8). Au total, nous rapportons 144 rats.
  2. Cage rongeurs sous une température constante de 25 oC et 60%-70% d’humidité.
  3. Les rongeurs de maison dans les cycles de lumière/obscurité de 12 h/12 h avec accès à la nourriture et à l’eau potable ad libitum.
    REMARQUE : Étant donné que les protocoles suivants sont des expériences comportementales, les rats doivent être manipulés en douceur. La manipulation des animaux doit être avec les deux mains avec le corps et le soutien arrière, afin de ne pas induire l’anxiété.
  4. Effectuer des expériences (EVM et FWR) et des essais d’évaluation (évaluation du faisceau d’équilibre et du champ ouvert) dans l’obscurité afin de minimiser les indices visuels.

2. Dispositif vertical de mouvement d’ascenseur

  1. Effectuez les procédures de mouvement vertical de l’ascenseur dans l’obscurité totale afin de minimiser les indices visuels.
  2. Placer les rongeurs dans la boîte en plexiglas (22,5 cm x 26 cm x 20 cm). Ici, la boîte en plexiglas peut accueillir quatre rongeurs (appareil sur mesure).
  3. Assurez-vous que la boîte est fermée et fermée en toute sécurité pour éviter que les rongeurs ne tombent. Placez la boîte en plexiglas sur la garniture d’ascenseur de l’appareil de mouvement vertical d’ascenseur (dispositif fait sur mesure).
  4. Allumez l’appareil de mouvement vertical de l’ascenseur au réglage le plus bas pour l’acclimatation.
  5. Définir l’amplitude à 22 cm vers le haut et 22 cm vers le bas à partir de neutre. Changez incréte le mouvement vertical de l’ascenseur comme suit :
    1. Fixer les périodes initiales à 2 500 ms pour 5 min, 2 000 ms pour 5 min et 1 500 ms pour 5 min.
    2. Utilisez une période d’essai de 1000 ms pendant 2 h.
    3. Ralentir l’appareil à l’envers en utilisant des périodes de 1500 ms pendant 5 min, 2000 ms pendant 5 min et 2500 ms pendant 5 min.

3. Dispositif de rotation de grande roue

  1. Configuration du dispositif de rotation de la grande roue
    1. Placer le contenant en plexiglas (22,5 cm x 26 cm x 20 cm) sur un banc en bois (appareil sur mesure).
    2. Placez les rongeurs dans le récipient en plexiglas avec le long axe du corps perpendiculaire à la tige de rotation horizontale de la grande roue (dispositif sur mesure).
      REMARQUE : Le placement avec le corps perpendiculaire à la tige horizontale assure la stimulation des organes d’otolithe (direction antérieure-postérieure et verticale) pendant la rotation.
    3. Fermez la boîte en plexiglas en toute sécurité.
    4. Placez la deuxième bande de rongeurs dans le récipient en plexiglas avec le long axe du corps perpendiculaire à la tige de rotation horizontale sur le deuxième bras du dispositif de rotation De grande roue. Utilisez un deuxième ensemble de rongeurs avec une masse similaire pour équilibrer la grande roue.
    5. Fermez solidement la boîte en plexiglas et placez-la sur le dispositif de rotation de la grande roue.
  2. Procédure de rotation de la grande roue
    1. Effectuez les procédures de rotation des roues de ferris dans l’obscurité complète pour minimiser les indices visuels.
    2. Démarrer la grande roue en rotation dans le sens des aiguilles d’une montre à 16 degrés/s2 pour atteindre une vitesse angulaire de 120 degrés/s, puis commencer à décélérer à 48 '/s2 pour atteindre 0 '/s. Après une pause de 1 s, demandez au conteneur de continuer à tourner dans le sens inverse des aiguilles d’une montre de la même manière que ci-dessus (accélération à 16 o/s2 pour atteindre une vitesse angulaire de 120 o/s, puis décélération à 48 o/s2 pour atteindre 0 o/s). Le cycle dans le sens des aiguilles d’une montre-contre-heure nécessite environ 10 s pour atteindre sa position initiale.
    3. Poursuivre la rotation dans le sens des aiguilles d’une montre pendant 2 h par session pendant environ 720 rotations.

4. Évaluation de l’EVM et de la FWR

REMARQUE : L’évaluation du dispositif de rotation de grande roue et du mouvement vertical d’ascenseur est faite par trois procédures : essai de faisceau d’équilibre, comptage de défécation, et examen ouvert-champ. Des procédures identiques sont utilisées pour évaluer le mouvement vertical de l’ascenseur. Ces procédures d’évaluation devraient être effectuées dès que possible après la rotation de la grande roue ou le mouvement vertical de l’ascenseur.

  1. Poutre
    1. Configuration de faisceau d’équilibre
      1. Mettre en place le faisceau d’équilibre10,11,12 en plaçant deux tabourets en bois (environ 0,75 m de hauteur) dans le champ expérimental, à environ 110 cm l’un de l’autre.
      2. Placer une boîte en plastique noir (15 cm x 15 cm x 8 cm) sur le tabouret de finition.
      3. Placez une poutre en bois étroite (2,5 cm x 130 cm) entre les deux tabourets, en laissant une distance de 100 cm entre les bords des selles, du tabouret de départ au tabouret d’arrivée.
        REMARQUE: L’entrée de la boîte en plastique noir doit être à la ligne d’arrivée des 100 cm.
      4. Placez une lampe au tabouret de démarrage. Allumez la lampe.
      5. Éteignez les lumières de la pièce et assurez-vous que la pièce est aussi sombre que possible. Cela garantit que le rongeur suit la direction du faisceau d’équilibre de la région éclairée à la région obscurcie.
    2. Procédures de faisceau d’équilibre
      REMARQUE : L’évaluation de l’évaluation de la coordination motrice du faisceau d’équilibre est évaluée en mesurant le temps qu’il faut pour traverser la poutre en bois surélevée.
      1. Entraînez chaque rongeur tous les jours pendant 3 jours consécutifs, avant la période d’examen, afin d’obtenir des performances stables sur le faisceau d’équilibre10. Entraînez-vous en introduisant le rat au faisceau dans le coin éclairé et en l’incitant à traverser le faisceau. Finalement, le rat traversera de son propre gré. Les rats dans le protocole actuel ont pris 3,6 à 0,9 seconde.
        REMARQUE : Certains rongeurs n’atteignent pas des performances stables pendant l’entraînement et devraient être exclus. Certains rongeurs n’exécutent pas la tâche tandis que d’autres manquent de motivation pour traverser la poutre. Les performances stables ont été deux périodes d’essai consécutives de temps de traversée de moins de 4 secondes. Si un rat tombe pendant la formation ou l’évaluation, il doit être classé comme une « chute » de rat et ne pas être évalué davantage.
      2. Pour la procédure réelle, placez le rongeur entraîné sur le tabouret de départ près de la lumière et appuyez simultanément sur un chronomètre. Le rongeur doit traverser le faisceau d’équilibre rapidement et entrer dans la boîte noire sur le tabouret d’arrivée.
      3. Appuyez sur le chronomètre une fois que le rongeur est en place et appuyez sur l’arrêt lorsque le nez entre dans la boîte noire sur le tabouret d’arrivée. Le temps de traverser le faisceau est de commencer tabouret à la finition des selles.
        REMARQUE : Une fois que le rongeur est formé, vous pouvez effectuer une intervention ou une manipulation, comme induire le mal des transports, avant l’évaluation. Vous pouvez également obtenir une mesure de base, avant l’intervention, en utilisant le temps de traverser la dernière session de formation.
  2. Comptage de la défécation
    1. Placez le contenant en plexiglas contenant les quatre rongeurs sur un banc après la période d’essai de la grande roue.
    2. Retirez les rongeurs et placez-les dans des boîtes individuelles à champ ouvert (ci-dessous).
    3. Comptez le nombre de granules d’excréments dans la boîte en plexiglas attribuée à chaque rongeur.
      REMARQUE : Une mesure de base peut être obtenue, pour comparaison avec l’évaluation après le mouvement de l’ascenseur, en comptant les granulés d’excréments avant de subir le mouvement vertical de l’ascenseur.
  3. Examen en plein champ
    1. Placer les rongeurs dans la boîte à champ ouvert (40 cm x 40 cm x 45 cm).
    2. Enregistrez le comportement de champ ouvert à l’aide d’une caméra vidéo IR pendant 3 min28,29,30.
    3. Déterminer la distance totale parcourue.
      REMARQUE : Il est très important de ne pas placer le rongeur dans la boîte à champ ouvert avant le mouvement vertical de l’ascenseur. L’environnement doit être nouveau pour le rongeur. Par conséquent, les mesures de base ne doivent PAS être prises pour l’examen en champ ouvert.

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Representative Results

La figure 2 montre les résultats représentatifs du faisceau d’équilibre du temps qu’il faut pour transverser. Les rats ont été formés pendant 3 jours consécutifs afin d’atteindre des performances stables sur le faisceau d’équilibre10. Le jour suivant, les rats ont été évalués pour la performance du faisceau d’équilibre. Dans l’axe y de la figure, nous avons le nombre de secondes prises pour les rongeurs de traverser le faisceau d’équilibre pour La grande roue, le mouvement vertical de l’ascenseur, et les groupes de contrôle à des fins démonstratives.

La figure 3 montre les résultats du défécation représentatif. Pour le mouvement vertical de l’ascenseur, les rats se trouvaient dans l’un des trois groupes de rotation différents de 0,8 Hz, 0,4 Hz et 0,2 Hz de mouvement vertical, en plus d’un groupe témoin, appelé le groupe statique. L’équivalence avec nos périodes de mouvement est la suivante : fréquence 0,8Hz, 1/0,8, 0,1250 s, 1250 ms, fréquence de 0,4Hz, 1/0,4, 0,2500 s, 2 500 ms, et fréquence 0,2 Hz, 1/0,2, 0,5000 s et 5 000 000 ms. Le EVM a considérablement augmenté la défécation (ANOVA à sens unique, F(3,31) et 20,2306, p’lt; 0,00001). Le changement de mouvement vertical Hz a augmenté la défécation pour 0,4 Hz (t 3,4064, df 14, p - 0,0043) et 0,8 Hz (t - 10,6895, df 14, p lt; 0,0001). Pour la rotation de La grande roue, les rats ont été tournés dans un cycle dans le sens des aiguilles d’une montre-pause-contre-horloge d’une durée d’environ 10 s pour atteindre sa position initiale. La session entière de rotation a duré 2 h. Le groupe de rotation de Ferris-roue a été comparé à un groupe témoin, appelé le groupe statique. Le groupe de rotation de Ferris-roue a augmenté la défécation comme déterminé par un t-test (t '10.6895, df '14, p 'lt; 0.0001).

La figure 4 montre l’examen en champ ouvert de la distance totale parcourue. Ces données ont été recueillies à l’aide d’un logiciel de suivi vidéo commercial pour l’analyse du comportement en champ ouvert (Tableau des matériaux)28, mais plusieurs pipelines de logiciels open source existent pour l’analyse vidéo comportementale comme Bonsai30 et un de notre groupe a développé basé sur Matlab29. En outre, ici, la distance totale parcourue a été évaluée comme une mesure, mais les différences image par image peuvent être utilisées pour déterminer d’autres comportements tels que le mouvement vertical. Pour le mouvement vertical de l’ascenseur, les rats se trouvaient dans l’un des trois groupes de rotation différents de 0,8 Hz, 0,4 Hz et 0,2 Hz de mouvement vertical, en plus d’un groupe témoin, appelé le groupe statique. L’EVM a considérablement diminué la distance de champ ouvert parcourue (ANOVA à sens unique, F(3,31) - 16,5994, p 'lt; 0.00001). Le changement de mouvement vertical de Hz a diminué la locomotion de champ ouvert pour 0.4 Hz (t ' 3.1354, df '14, p '0.0073) et 0.8 Hz (t '5.8929, df '14, p 'lt; 0.001). Pour la rotation de La grande roue, les rats ont été tournés dans un cycle dans le sens des aiguilles d’une montre-pause-contre-horloge d’une durée d’environ 10 s pour atteindre sa position initiale. La session entière de rotation a duré 2 h. Le groupe de rotation de Ferris-roue a été comparé à un groupe témoin, appelé le groupe statique. Le groupe de rotation de Ferris-roue a diminué la locomotion de champ ouvert comme déterminé par un t-test (t 4.3341, df ' 14, p ' 0.0007).

Un certain nombre d’études publiées ont employé les protocoles décrits ici6,7,8,9,10,11,12. Un exemple récent de notre groupe a étudié les mécanismes derrière la mecamylamine anticholingenics et la scopolamine allégeant des symptômes gastro-intestinaux induits par le mal des transports12.

Figure 1
Figure 1 : Instrumentation utilisée. (a) Balance Beam. Le faisceau d’équilibre est un faisceau en bois étroit (2,5 cm x 130 cm) entre les deux tabourets placés à 100 cm (environ 0,75 m de hauteur) l’un de l’autre. Une lampe est placée au tabouret de démarrage et une boîte en plastique noir (15 cm x 15 cm x 8 cm) sur le tabouret de finition. (b) Dispositif de mouvement vertical d’ascenseur. L’amplitude du dispositif de mouvement vertical de l’ascenseur est fixée à 22 cm en haut et à 22 cm de neutre. Le mouvement vertical d’échauffement se compose de 2500 ms période pour 5 min, 2000 ms pour 5 min, et 1500 ms pour 5 min. Le mouvement d’essai se compose d’une période de 1000 ms pour 2 h. Le dispositif de mouvement vertical de l’ascenseur est ralenti à l’envers à l’aide d’une période de 1500 ms pendant 5 min, 2000 ms pendant 5 min et 2500 ms pendant 5 min. Les rats sont placés tête vers l’avant de l’appareil de mouvement vertical de l’ascenseur. (c) Dispositif de rotation des roues de ferris. La grande roue tourne dans le sens des aiguilles d’une montre à 16 degrés/s2, accélérant à 120 o/s, puis décélérant à 48 o/s2 pour atteindre 0 o/s, puis tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (16 o/s2 accélérant à 120 o/s, puis décélérant à 48 o/s2 pour atteindre 0 o/s). Le cycle dans le sens des aiguilles d’une pause-pause dans les aiguilles d’une montre nécessite 10 s pour atteindre sa position initiale. Les rats sont placés la tête vers le centre du dispositif de rotation de grande roue. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Résultats des poutres d’équilibre. Temps pris pour transverser le faisceau (déviation moyenne et standard). L’axe y indique les secondes prises pour transverser le faisceau. Les rats ont été formés pendant trois jours avant l’évaluation afin d’atteindre des performances stables sur le faisceau d’équilibre10. L’évaluation préalable avec le mouvement vertical de l’ascenseur ou les dispositifs de grande roue augmente considérablement le temps de passage. Des essais statistiques ont été effectués par t-test à deux queues avec correction Bonferroni entre le contrôle et tous les autres groupes. indique p 'lt; 0.001. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Résultats du défécation. Résultats du mouvement vertical de l’ascenseur (a) Panneau gauche - Défécation (écart moyen et écart standard) par groupe pour 0,8 Hz, 0,4 Hz et 0,2 Hz mouvement vertical, en plus d’un groupe témoin, appelé le groupe statique à 0 Hz. Notez l’augmentation significative de la défécation pour 0,8 Hz et 0,4 Hz comme l’indiquent les astérisques. Résultats de rotation des roues de ferris(b) Panneau droit - Nombre de défécation (écart moyen et standard) pour le groupe de rat de rotation de la grande roue (voir description du paradigme de la vitesse angulaire) et un groupe témoin (0 Hz), appelé le groupe statique. Notez l’augmentation significative de la défécation pour le groupe de rotation comme indiqué par les astérisques. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Distance totale parcourue. (a) Résultats de mouvement vertical d’ascenseur. Ce panneau se compose de la distance totale parcourue (écart standard moyen) par cm dans le test de locomotion de champ ouvert par groupe pour 0,8 Hz, 0,4 Hz, et 0,2 Hz mouvement vertical, en plus d’un groupe de contrôle (statique). Notez la diminution significative de la distance totale parcourue pour 0,8 Hz et 0,4 Hz comme indiqué par les astérisques. Des essais statistiques ont été effectués par t-test à deux queues avec correction Bonferroni entre le contrôle et tous les autres groupes. Indique p 'lt; 0.01 et 'indique p 'lt; 0.001. (b) Résultats de rotation des roues de grande profondeur. Ce panneau se compose de la distance totale parcourue (écart standard moyen) par cm dans le test de locomotion en champ ouvert pour le groupe de rat de rotation de grande roue et un groupe de commande (statique). Notez la diminution significative de la distance totale indiquée par les astérisques. Des essais statistiques ont été effectués par un test t à deux queues entre le groupe de contrôle et le groupe de la grande roue. indique p 'lt; 0.001. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Discussion

La présente étude décrit l’évaluation des réponses autonomes au mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation des roues ferris. Ces équipements et procédures peuvent être facilement adoptés à d’autres rongeurs et plusieurs modifications des essais existent pour confirmer le fonctionnement vestibulaire dans différentes circonstances, comme lors de défis pharmacologiques ou d’interventions chirurgicales. La recherche dans la SP obtenue par stimulation vestibulaire a mené à la théorie que le conflit sensoriel ou l’inadéquation neuronale provoquée par la réception de l’information visuelle qui diffère du modèle interne prévu de l’environnement2,3 mène à la réaction autonome provoquant des symptômes tels que l’inconfort épigastrique, la nausée et/ou le vomissement1. D’autres théories ont décrit cette instabilité posturale, comme cela se produirait sur un navire de yawing4,5, suscite une réaction autonome. Malgré ces progrès importants, des questions demeurent qui peuvent être facilitées par des protocoles d’évaluation tels que le mouvement vertical des ascenseurs et la rotation des grandes roues.

Une étape critique pour la poutre d’équilibre est la formation. Les rats doivent être motivés et avoir confiance pour traverser la poutre; autrement, l’équilibre (c.-à-d. l’intégrité vestibulaire) n’est pas mesuré au cours d’une période d’évaluation. Pour les chercheurs intéressés à examiner l’anxiété14,17 ou des blessures traumatiques15,16,17 ,d’autrescomportements au cours de la formation ou le croisement de faisceau d’équilibre peut être pertinent. Par exemple, dans la recherche sur l’anxiété utilisant le faisceau d’équilibre, la défécation, la miction, les chutes et les faux pas peuvent être énumérés14. Aussi dans certains domaines de recherche, les rongeurs qui manquent de motivation pour traverser le faisceau peuvent être évalués différemment13,14,15,16,17. Il est essentiel pendant le mouvement vertical de l’ascenseur et la rotation de la grande roue pour s’assurer que la boîte est fermée et solidement fermée, car les rongeurs dans une boîte non sécurisée peuvent être propulsés et blessés. Aussi, assurez-vous que les rongeurs sont évalués dans la boîte à champ ouvert28,29,30 seulement une fois et immédiatement après le mouvement vertical de l’ascenseur et la grande roue pour assurer une évaluation rapide des effets vestibulaires.

Les protocoles susmentionnés utilisent des mesures quantitatives. Par conséquent, les limites pour le faisceau d’équilibre comprennent les rongeurs qui manquent de motivation pour traverser le faisceau, comme l’équilibre est le comportement en cours d’évaluation. Les limites pour le mouvement vertical de l’ascenseur et les essais de défécation de rotation des roues ferris comprennent l’exigence d’un rongeur bien nourri. C’est nécessaire; sinon, le rongeur peut ne pas éprouver une réaction autonome robuste à la stimulation vestibulaire. Il est de bonne pratique d’observer le défécation de base pour une période normale/contrôle de 2,5 h pour des fins comparatives.

Une autre considération importante lors de l’utilisation des protocoles, et l’interprétation des résultats, est les différences dans les réponses au mal des transports entre les espèces. Chez l’homme, et aussi d’autres espèces comme les chats et les chiens, retching et vomissements sont deux symptômes communs31,32,33,34. Les rats, par contre, ne peuvent pas vomir. Cependant, les rats affichent des symptômes de mal des transports tels que pica35,36, réponse de défécation37, et la réduction spontanée de locomotion35,38. En outre, les humains s’appuient principalement sur la vision pour l’entrée sensorielle et le mal des transports est probablement lié à un conflit sensoriel avec le système vestibulaire2,39. Chez les rats, en particulier les rats albinos (p. ex. Sprague-Dawley), la vision n’est généralement pas le sens primaire, mais plutôt somatosensoriel (whiskers). Cela peut conduire à des différences entre les espèces dans les contributions relatives des différents apports sensoriels au conflit. Enfin, il existe des différences entre les espèces de rongeurs dans la réponse au mal des transports. Par exemple, la souris de tain d’eau (Suncus murinus) est capable d’avoir une réponse émétique40,41.

Collectivement, les procédures décrites forment une courte batterie d’évaluations pour l’examen et l’évaluation des réactions autonomes chez les rongeurs pendant le mal des transports6,7,8,9,10,11. Les techniques actuelles couplées à des mesures plus physiologiques telles que l’électrophysiologie pour déterminer les conséquences corticales pendant la stimulation vestibulaire seraient d’un grand intérêt.

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Disclosures

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts financier ou non financier. Le dispositif FWR a un brevet en Chine: ZL201120231912.1.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu en partie par le Hong Kong Research Grants Council, Early Career Scheme, Project #21201217 à C. L. Le dispositif FWR a un brevet en Chine: ZL201120231912.1.

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

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References

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
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