JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
行为学

تقييم Forelimb وظيفة بعد اصابات النخاع الشوكي العنقي من جانب واحد باستخدام المهام رواية: الاطراف خطوة التناوب، عدم الاستقرار الوضعي والمعكرونة المناولة

Published: September 16, 2013
doi:
10.3791/50955
, , ,
1Department of Biomedical Engineering,The University of Texas at Austin, 2Department of Psychology,The University of Texas at Austin, 3The J. Crayton Pruitt Family Department of Biomedical Engineering,University of Florida

Summary

موصوفة ثلاثة اختبارات سلوكية جديدة (forelimb خطوة التناوب، الوضعي اختبار عدم الاستقرار، والمعكرونة التعامل مع الاختبار) لتقييم وظيفة forelimb بعد إصابة الحبل الشوكي عنق الرحم في القوارض.

Abstract

إصابة الحبل الشوكي العنقي (CSCI) يمكن أن يسبب العجز العصبية المدمرة، بما في ذلك ضعف أو فقدان أطرافهم العليا وظيفة اليد. والغالبية العظمى من إصابات في النخاع الشوكي في البشر تحدث على الصعيدين عنق الرحم. وبالتالي، تطوير نماذج إصابة عنق الرحم وتطوير الاختبارات السلوكية ذات الصلة وحساسة ذات أهمية كبيرة. نحن هنا وصف استخدام وضعت حديثا forelimb اختبار خطوة التناوب بعد إصابة الحبل الشوكي عنق الرحم في الفئران. بالإضافة إلى ذلك، نحن تصف اختبارين السلوكية التي لم يتم استخدامها بعد إصابة الحبل الشوكي: اختبار عدم الاستقرار الوضعي (PIT)، واختبار المعكرونة مناولة. جميع الاختبارات السلوكية الثلاثة هي حساسة للغاية للإصابة وسهلة الاستخدام. وبالتالي، فإننا نرى أن هذه الاختبارات السلوكية يمكن أن تكون مفيدة في التحقيق في الاستراتيجيات العلاجية بعد CSCI.

Introduction

عنق الرحم إصابة الحبل الشوكي (CSCI) هو الشكل الأكثر انتشارا من اصابات النخاع الشوكي لدى المرضى، وهو ما يمثل حوالي 62٪ من جميع المصارف الإنمائية المتخصصة ( http://www.spinalcord.uab.edu ). إصابات الحبل الشوكي عنق الرحم يمكن أن يؤدي إلى ضعف في الأطراف العلوية وكذلك التنفس. وتشير دراسة أجريت مؤخرا في المرضى الذين يعانون من CSCI التي تعتبر وظيفة جزئية أو كاملة للذراع و / أو يد لتكون أولوية رئيسية 1. وبالتالي، تطوير نماذج CSCI والمقايسات السلوكية المرتبطة بها التي هي سهلة وحساسة وموثوقة لاستخدامها هو هدف مهم. هناك العديد من الاختبارات السلوكية مفيدة لتقييم وظيفة forelimb بعد CSCI في القوارض 1-17، ومع ذلك، فإن العديد من هذه الاختبارات من الصعب استخدام وتتطلب معدات متخصصة. وقد وضعت اختبارات التعامل مع المعكرونة من قبل مجموعات أخرى 18،19، ولكن تتطلب هذه الاختبارات أن الحيوانات يتم تصويره في أقفاص المعكرونة محددة الأكل، الأمر الذي يتطلب فترة طويلةتدريب الفترة، في حين أن الطريقة التي نقترحها يمكن أن يؤديها في الحيوانات قفص المنزل. اختبارات المعكرونة التي سبق وصفها تتطلب الوقت كبيرة التحليل وغالبا البرمجيات باهظة الثمن، على العكس من الاختبار هو موضح هنا. هدف أسلوبنا هو تطوير واستخدام الاختبارات السلوكية التي هي سهلة الاستخدام وموثوقة، ولا تتطلب معدات باهظة الثمن. على وجه التحديد، وforelimb اختبار خطوة التناوب الموصوفة هنا يسمح للباحثين لتقدير حجم الآفة في وقت مبكر بعد الإصابة، وتوفير وسيلة لخلق مجموعات العلاج يعادل قبل إدارة العلاج المزمن. في هذه الدراسة، ونحن تصف بالتفصيل ثلاثة اختبارات سلوكية رواية: (1) forelimb خطوة التناوب، (2) عدم الاستقرار الوضعي، و (3) التعامل مع المعكرونة.

يمكن تحديد الاختبارات السلوكية الحق في استخدام يكون صعبا. في الواقع، ونحن نرى أن أي اختبار السلوكية يمكن للمرء أن تقييم أداء الأمامية على نحو كاف. لذلك، نقترح استخدام مزيج من بعض الاختبارات السلوكية إلى الحماروفاق سطيف وظيفة forelimb بعد اصابات النخاع الشوكي. يتحدث بشكل قاطع، ينبغي للمرء أن استخدام مهمة حقل مفتوح من نوع الحركي (مثل forelimb النطاق الحركي، اسطوانة) حيث يتم تقييم الحيوانات على استخدام forelimb أثناء تحرك طبيعي، واختبار محددة المهمة، حيث يطلب الحيوانات لأداء مهمة محددة التي تنطوي على استخدام forelimb بهم (على سبيل المثال، والمعكرونة الأكل، وعدم الاستقرار الوضعي، قوة قبضة، الخ). الاختبارات السلوكية وصفها هنا في التفاصيل هي مفيدة لتحديد شدة الآفة في ~ أسبوع واحد آخر الآفة (forelimb خطوة التناوب، وعدم الاستقرار الوضعي، التعامل مع المعكرونة)، وآثار آفة من جانب واحد على forelimb contralesional (forelimb خطوة التناوب، وعدم الاستقرار الوضعي ) وحركة الحركية الدقيقة من الأطراف الأمامية (التعامل مع المعكرونة). يمكن معرفة شدة والآثار المترتبة على الآفة تستخدم أيضا تملي الاختبارات السلوكية المناسبة. إذا الحركات الحركية الدقيقة من المعصم ليست ممكنة بعد الآفة، وذلك باستخدام اختبار أن التدابير وquantifالمنشأ استخدام forelimb الكفوف غير مناسب. على سبيل المثال، فإن العديد من الاختبارات التعامل مع المعكرونة التي سبق وصفها تبدو أكثر في العمق في الحركات الفردية من الأرقام، ومع ذلك، وجدنا مع شدة ومكان الإصابة لدينا، وكان هذا غير ذي صلة ولاحظ الاختلافات في الطرح العام للأطرافهم بدلا من ذلك.

قد يميل الباحثون إلى إجراء العديد من الاختبارات السلوكية واستخدام عينة منهم للتظاهر على أساس النتائج، ومع ذلك، فمن المستحسن أن لكل نموذج تجريبي المستخدمة يتم إجراء دراسة تجريبية لتحديد الاختبارات السلوكية المناسبة للآفة. وبالتالي، فمن المهم أن نلاحظ أن المستخدم يجب أن يكون على الأقل بعض المعرفة المسبقة من نوع العجز ومدى نوع الآفة خاصة قبل اتخاذ قرار بشأن الاختبارات السلوكية التي ينبغي استخدامها. تقييم شدة الآفة على أساس الأداء السلوكي يسمح أيضا مجموعات العلاج المراد إنشاؤها مع توزيع متساو للشدة الآفة قبل علاجيدار منة.

Protocol

تم الانتهاء من جميع الإجراءات الحيوانية وفقا للبروتوكولات المعتمدة مع IACUC الداخلية في جامعة تكساس في أوستن، وتحت المعاهد الوطنية للصحة (NIH) المبادئ التوجيهية. كان الحيوانات المستخدمة في هذه الدراسة C3/C4 إصابة كدمة الجانبي باستخدام اللانهائي الأفق المتصادم، أو C3/C4 نموذج تنصيف الجانبية وهذه الطرق يمكن تطبيقها على نطاق أوسع لنماذج أخرى 18. نوصي أن الباحثين اختبار الحيوانات لمدة 2 اسابيع قبل الاصابة، 3 أيام بعد الإصابة وبانتظام (على سبيل المثال أسبوعيا) لمدة الدراسة. عند أداء الاختبارات السلوكية على الحيوانات بعد العمليات الجراحية، وخصوصا في الجراحة ثلاثة أيام آخر، يجب الحرص على أن الحيوانات قد تعافى بما فيه الكفاية من الجراحة وأن إجراءات الاختبار السلوكية لا تسبب الألم إضافية أو الإجهاد للحيوانات. بشكل عام، قد تكون هناك حاجة إلى 2-3 أسابيع لمعالجة وما قبل الاختبار قبل الجراحة. وهذا ينطوي على الحصول على حيوان مريحة للبيئة اختبار قبل التعامل معها بطريقة مماثلة إلى الطريقة التي سيتم التعامل معها خلال التجارب، وكذلك السماح للحيوان على التحرك بحرية على سطح الاختبار. من المهم أيضا أن يحصل الحيوان تستخدم لمحتجزين، وهذا يمكن أن يتم عن طريق تحريك الحيوان على وبالقرب من سطح الاختبار في حركات غير المباشر حتى يتأقلم الحيوان إلى المناولة. من المهم أيضا للاسترخاء الحيوانات في بداية وبين جلسات الاختبار. للاسترخاء الحيوانات، وعقد الحيوان على الطاولة في موقف تحمل forelimb فقط، في وضع "عربة" وترتد الحيوان برفق على الطاولة الأمامية السماح للمس السطح. هذا يعلم الحيوانات على الإحساس تحتها لسطح مستقر وخطوة هامة وضرورية في الإجراء لأنه يضمن أن الحيوانات لا خففت قبل بدء الاختبار. 1. Forelimb خطوة التناوب اختبار ملخص الاختبار: ضع الحيوانات مع كل من لمس الطاولة الأمامية لتحديد ما إذا كانت تتناوب استخدام الأمامية الخاصة بهم. نقل الفئران إلى الأمام، وتحويل مركز جذب لهم وإجبارهم على محاولة الخطوة. ويتكرر هذا الاختبار أربع مرات مع كل حيوان وإذا قدرة عروض الحيوانات بالتناوب في، أو أعلى من 75٪، ويعتبر أن يكون المولد. هذه هي مهمة الحركة القسري، حتى الحيوانات التي تعتبر غير المتردد-سيتنحى بشكل متكرر مع نفس forelimb. عقد حيوان على الطاولة في تحمل الوزن موقف-forelimb فقط، في وضع "عربة" مع أجسامهم في ما يقرب من 90 درجة من الجدول. بمجرد ظهور الحيوان استرخاء، ودفع الحيوان إلى الأمام للتحرك على طول سطح الطاولة. تحديد وتسجيل ما إذا كان استخدام الفئران المناوبين من الأطراف الأمامية بينما تتحرك عبر السطح. ملاحظة وتسجيل forelimb التي بدأت الحركة، وما إذا كان الحيوان يمكن بالتناوب أم لا سن Forelimb خطوة التناوب ورقة اختبار نقاط (المقدمة). تكرار هذا الاختبار على الأقل مرتين في حين عقد الحيوان مع جهة واحدة (اليد اليمنى أو اليسرى). كرر مرتين على الأقل مرة أخرى حين عقد الحيوان في اليد الأخرى. إذا أظهرت الفئران هذه القدرة، خطوة التناوب يمكن اختبارها مرة أخرى عن طريق إدخال الانتظار 5 ثانية بعد الخطوة الأولى لتحديد ما إذا كان نمط من التناوب لا يزال بعد تأخير. ملاحظة النتائج وسجل في لائحة الهدافين. هذا الاختبار يمكن استخدامه يوميا، وينصح أن يتم اختبار الحيوانات في الأسبوع على الأقل لتجربة التدابير المتكررة. ملاحظة: من المهم أن موقف بالتناوب يد المجرب منذ ذلك قد يؤثر على سلوك اختلاف حيوانات التجارب. لائحة الهدافين خطوة التناوب المقدمة يمكن استخدامها لملاحظة موقف مخلب واستخدامها أثناء التنقل. على الرغم من أننا لم تدرج تلك البيانات في نظام التسجيل لدينا حاليا (لدينا فقطحالة التناوب المستخدمة لتجميع الحيوانات lesioned في الدراسة الحالية)، يمكن للمستخدمين بسهولة تضمين بيانات الموقع مخلب كجزء من التحليل اعتمادا على مشروع معين. 2. الوضعي عدم الاستقرار اختبار ملخص الاختبار: لهذا الاختبار السلوكية، وعقد الجرذان في موقف مماثل لموقف لاختبار forelimb التناوب، ومع ذلك، ينبغي اختبار كل forelimb بشكل فردي. يجب تغطية الطاولة مع الصنفرة (رقم 220) لمنع الانزلاق، تستعد، أو سحب من الأمامية أثناء الاختبار. في هذا الاختبار، يتم تسجيل المسافة التي تستغرق للحيوان لاتخاذ خطوة مع forelimb يجري بحثها لاستعادة توازنه. يجب الحيوانات ضمن مجموعة الدراسة أن ما يقرب من نفس الوزن والحجم والعمر اختلافات كبيرة كما هو الحال في وزن الجسم يمكن أن يؤدي إلى الاختلاف في المسافة الأساسية اللازمة للحفاظ على مركز الثقل لحيوان معين 19. وينبغي أن تكون مجموعة صوريةشملت أثناء استخدام PIT للتحقق من أن التغييرات في السلوك ومن المقرر أن التجديد أو الانتعاش بدلا من العمر وزيادة الوزن. عقد حيوان على الطاولة في موقف مريح وتسمح لكل الأمامية للوصول إلى السطح، وينبغي أن يكون الحيوان في موقف مريح "عربة" مع أجسامهم في ما يقرب من 90 درجة من الجدول. لاحظ أنه من المهم لعقد الحيوان في موقف أكثر العمودي. وهذا سوف يسمح لمسافة أكثر اتساقا اللازمة لتحريك خطوة لاستعادة مركز الثقل. طفيفة forelimb كبح جماح واحدة ضد الجذع الحيوان ومحاذاة الأنف الفئران مع خط الصفر كما ينظر اليها من فوق. نقل الفئران إلى الأمام. وهذا التحول مركز الحيوان الجاذبية تحفيز الأمام الحيوان إلى الخطوة لاستعادة توازنه. تسجيل موقف جديد من الأنف بعد خطوات الفئران مرتين واستخدام متوسط ​​هاتين الخطوتين والمسافة اللازمة لتحريك هذه الخطوة. اختبار كل foreliميغابايت 5X بشكل مستقل، ليصل الحيوان إلى الموقف 0 والتحقق من أن هذا الحيوان لا يزال في أيدي خففت المجرب قبل المستمرة لضمان تحقيق نتائج متسقة. سجل على اختبار عدم الاستقرار الوضعي (PIT) ورقة نقاط، المقدمة. هذا الاختبار لا يمكن أن يؤديها يوميا، وينصح أن يتم اختبار الحيوانات في الأسبوع على الأقل لمدة التجربة. 3. المعكرونة المناولة اختبار ملخص الاختبار: استخدام هذا الاختبار لتحديد الوقت الذي يستغرقه لأكل قطعة من المعكرونة وتفضيل مخلب خلال جلسة أكل المعكرونة. في هذا الاختبار، استخدم 4.0 سم خيوط المعكرونة الجافة (معكرونة رقيقة؛ قطرها 1.6 مم ~). وينبغي أن تدار اختبار في نفس الوقت تقريبا كل يوم الاختبار. القوارض تأكل المعكرونة الجافة عموما بسهولة، ومع ذلك، 4-6 ساعات من انسحاب الغذائية ينصح قبل إجراء الاختبار إذا كان هذا لا يحدث. ينبغي الحصول على قياسات خط الأساس 1-2 أسابيع قبلالاصابة. قبل تسجيلات خط الأساس، ينبغي أن تعطى الفئران نفس النوع من المعكرونة في قفص وطنهم لإعدادهم للاختبار. ثم، والسماح للفئران للأكل المعكرونة في غرفة الاختبار وتسجيل الوقت لتناول الطعام والمعكرونة. يجب وضع قطعة المعكرونة بالقرب من الجزء الأمامي من غرفة الاختبار حيث استخدام الأمامية يمكن ملاحظتها بسهولة. وينبغي أن تتضمن كل دورة أكل المعكرونة تناول على الأقل ثلاثة قطع من المعكرونة. تعتبر الفئران بارعا في تناول المعكرونة إذا كان الوقت في تناول الطعام المعكرونة يتسق لمدة 3 أيام على الأقل. بعد تدريب الفئران على تناول المعكرونة باستمرار في غرفة الاختبار، ووضع الفئران في غرف التسجيل. وضع قطعة المعكرونة على الأرض بالقرب من أمام اختبار الغرفة وسجل الوقت لتناول قطعة من المعكرونة، الأمامية المستخدمة، ومواقف الأطراف الأمامية، كما نشاهد في ورقة نقاط مكرونة المناولة. هذا الاختبار لا يمكن أن يؤديها يوميا، ولكن من المستحسن لأداء أسبوعيا مع مراعاة وزن الحيوانات كما رس عدم الإفراط في تغذية الحيوانات. ملاحظة: تقدم لائحة الهدافين المعكرونة التعامل مع الفضاء لتسجيل الوقت لتناول الطعام والمعكرونة استخدام مخلب، على غرار البيانات المدرجة في هذه الدراسة. أدرجنا أيضا مناطق لتسجيل تفاصيل إضافية من استخدام مخلب خلال جلسة الأكل المعكرونة، مثل موقف مخلب.

Representative Results

نوصي بأن الحيوانات لاختبارات منتظمة في كافة مراحل التجربة في تجربة من نوع التدابير المتكررة لتحسين تحليل وتحليل تحسن مع مرور الوقت. Forelimb خطوة التناوب اختبار تم تصميم هذا الاختبار لتحديد قدرة الحيوان بالتناوب استخدام الأمامية لها. باستخدام forelimb اختبار خطوة التناوب، كانوا قادرين على استخدام بالتناوب الأمامية في الدقيقة 19 CSCI في 12-16 إصابة آخر أسابيع (الشكل 1A) 50٪ فقط من الحيوانات. المقبل قدمنا ​​تأخير (5 ثانية) من خلال عقد ثابتة الحيوان بعد الخطوة الأولى قبل أن ينتقل الحيوان إلى الأمام بالنسبة للخطوة الثانية. وكانت 50٪ فقط من الحيوانات التي تم بالتناوب استخدام أطرافهم (25٪ من إجمالي المجموعة lesioned) قادرة على بالتناوب بعد تأخير 5 ثانية (الشكل 1B). نحن المترابطة هذه النتائج مع الدراسات التشريحية وكشف التحليل أن لديهم مولدات significaمساحة أكبر من ntly يدخر المسالك القشري [F (1،1) = 5.56، P <0.05] وظهري العمود [F (1،1) = 19.2، P <0.003] على الجانب contralesional 19. وتشير هذه البيانات إلى أن اختبار التناوب خطوة forelimb يمكن التنبؤ شدة الآفة وكذلك unilaterality من الآفات. هذا الاختبار يمكن أن يؤدي إلى المعطيات الفئوية الاسمية التي ينبغي تحليلها مع تحليل التدابير المتكررة. في هذا المثال، لم يكن مقياسا المتكررة، كنا مرة واحدة نقطة لتوضيح الفرق بين المجموعات. سيتم تصنيف كل حيوان بأنها "المولد" أو "غير المولد"، وفصل الحيوانات إلى مجموعتين من الإصابات (معتدل مقابل شديدة، على التوالي). الوضعي عدم الاستقرار اختبار الآفات من جانب واحد من الحبل الشوكي يمكن أن يسبب تغييرات ليس فقط إلى ضعف أطرافهم و / أو المتأثرين، ولكن أيضا إلى الأطراف غير المعاقين. كان الاختبار عدم الاستقرار الوضعي (PIT) سابقا تنازلياribed واستخدامها في الحيوانات مع نموذج القوارض مرض باركنسون 18 و في نموذج القوارض من CSCI 19. كنا PIT بعد CSCI وجدت أن هناك تأثير كبير للوضع الآفة [F (1،1) = 8.17، P <0.01]. بالإضافة إلى ذلك، كان التشرد forelimb (المسافة إلى استعادة مركز الثقل) أكبر بكثير في الجانب ipsilesional (forelimb الحق) من الحيوانات المصابة مقارنة مع الحيوانات جراحة الشام (6.00 ± 0.24 سم مقابل 8.00 ± 0.10 سم، ف <0.0001؛ الشكل 2 ). كانت المسافة النزوح على forelimb contralesional أصغر بكثير في الحيوانات lesioned بالمقارنة مع الحيوانات الشام التي تديرها (6.00 ± 0.25 سم للصورية مقابل 4.00 ± 0.10 سم للCSCI، ف <0.0001؛ الشكل 2). هذه النتيجة تشير إلى أن forelimb contralesional أدى أيضا إلى تغيرات بسبب الآفة إلى الجانب المعاكس (أي تغييرات في تعديل وضعي من قبل foreli contralesionalMB لاستعادة مركز الثقل). سوف البيانات من هذا الاختبار أن تكون الكمية وينبغي تحليل باستخدام تدابير المتكررة ANOVA لدراسة التغيرات في مجموعات في جميع أنحاء تجربة. المعكرونة المناولة اختبار وقد صمم التعامل مع المعكرونة لاختبار استخدام المهرة من الأمامية أثناء تناول الطعام قطعة من المعكرونة الجافة. وقد تم استخدام اختبار مماثل سابقا للكشف عن عجز في استخدام المهرة من الأمامية في نماذج حيوانية من جانب واحد السكتة الدماغية ومرض باركنسون و20،21 بعد CSCI 19. في نقاط زمنية المزمن بعد اصابة (12 أسبوعا بعد الإصابة)، وجميع الحيوانات صورية أكل المعكرونة باستخدام كل الكفوف خلال فترة الاختبار. في المجموعة lesioned، وجدنا أن الوقت الكلي للأكل قطعة من المعكرونة يشبه السيطرة على المجموعة (الشكل 3). ومع ذلك، أكثر المتناوب (إصابة أكثر اعتدالا، و 10 من أصل 15) وكانت قادرة على استخدام forelimb بهم ipsilesional مقارنة بغير مولدات المجموعة (بجروح خطيرة؛ 1 من أصل 7؛ <strong> الشكل 3). يوفر اختبار التعامل مع المعكرونة البيانات في آن معا المستمر والكمي (الوقت لتناول الطعام والمعكرونة)، والقاطع (استخدام مخلب)، وينبغي تحليلها بشكل ملائم. كشف الرقم 1. تقييم المزمن وظيفة forelimb باستخدام forelimb اختبار خطوة التناوب مجموعتين مختلفتين من الحيوانات المختلفة مع شدة الآفة. أظهرت الحيوانات اختلاف في السلوك أثناء يخطو إلى الأمام باستخدام كل الكفوف. 50٪ فقط من الحيوانات lesioned تناوبت الكفوف حين يخطو (مولدات؛ 5 من أصل 10 الفئران lesioned)، في حين أظهرت أخرى عدم وجود خطوة التناوب عن طريق اتخاذ خطوتين contralesional في صف واحد (غير المتردد؛ 5 من أصل 10 lesioned الفئران). أكثر الحيوانات عرض هذا الميل إلى اتخاذ خطوات contralesional متعددة إذا تم إدخال تأخير 5 ثوانى بين الظريفملاحظة (8 من أصل 10 الفئران lesioned). . الرقم 2 المزمن forelimb تقييم السلوكية باستخدام اختبار عدم الاستقرار الوضعي (PIT) كما هو متوقع، كان forelimb ipsilesional في الحيوانات مع عنق الرحم إصابة الحبل الشوكي (CSCI) مسافة النزوح أكبر بكثير من الحيوانات مع جراحة صورية (6 سم مقابل 8 سم؛ * ع <0.0001). بالإضافة إلى ذلك، كانت المسافة النزوح على forelimb contralesional أصغر بكثير في الحيوانات lesioned مقارنة صورية تعمل الحيوانات (6 مقابل 4 سم سم؛ * ع <0.0001). هذا قد يوحي تعزيز وظيفة من الطرف contralesional خلال حفرة في الحيوانات lesioned. <sأظهر ترونج> الشكل 3. تقييم Forelimb باستخدام التعامل مع المعكرونة وأكل اختبار العاهات كبيرة في lesioned غير المتردد. أعطيت الحيوانات قطعة من المعكرونة القياسية. وسجلت استخدام مخلب ووقت لتناول الطعام والمعكرونة. أشارت النتائج إلى أن قلة عدد المولدات (33٪) تستخدم حصرا forelimb contralesional بها (تشير إلى انخفاض أكثر حدة) مقارنة بغير المتناوب (86٪). بالإضافة إلى ذلك، استغرق الحيوانات في المجموعات الثلاث (صورية، مولدات lesioned، وlesioned غير المتردد) بطول مماثلة من الوقت لأكل المعكرونة (ع <0.05). اضغط هنا لعرض أكبر شخصية .

Discussion

إصابة الحبل الشوكي العنقي (CSCI) يمكن أن يؤدي إلى إصابات مدمرة وتغيير الحياة في المرضى. وهناك عدد من النماذج إصابة الحبل الشوكي العنقي وضعت في القوارض التي تستخدم لدراسة اللدونة من ركائز العصبية والعوامل العلاجية. تطوير الحساسة وفعالة وقابلة للتكرار وسهلة الاستخدام الاختبارات السلوكية لتقييم العجز وظيفية والانتعاش بعد CSCI هو هدف مهم. هنا، نحن تصف بالتفصيل استخدام ثلاثة من هذه الاختبارات السلوكية: اختلاف أطرافه، وعدم الاستقرار الوضعي والتعامل مع المعكرونة.

إصابة الحبل الشوكي في القوارض، كما هو الحال في البشر، هو إصابة غير المتجانسة. اصابة مشابهة جدا يمكن أن تحدث مجموعة متنوعة من العجز السلوكية. وبالتالي، فمن المهم تحديد شدة الآفات في الحيوانات المصابة. وجدنا أن مهمة أطرافهم التناوب هو وسيلة فعالة جدا لتحديد ما إذا تلف الجانب contralesional بعد إصابة جانب واحد (أو تنصيف تابعنوع usion الإصابة) إلى الحبل الشوكي عنق الرحم 19. وأظهرت بيانات من مجموعتنا أن استخدام هذه المهمة أطرافهم التناوب يمكن تحديد شدة الإصابة خلال الأسبوع الأول بعد الإصابة. بالإضافة إلى ذلك، كان الجرحى أشد الحيوانات (غير المتناوب) لمحة الانتعاش مختلفة إلى حد كبير مقارنة المتناوب (باستخدام مقياس الحركي forelimb). وبالتالي، فإن مهمة الطرف التناوب مفيد للغاية في تجميع الفئران المصابين في مولدات التيار المتناوب وغير الحكومية، ولا سيما إذا كانت تتضمن الدراسة العلاج المزمن لضمان وجود توزيع متساو للآفة شدة في كل مجموعة العلاج.

فمن المستحسن أن اختبار forelimb-التناوب أن تستخدم في تركيبة مع المهام الأخرى التي يمكن أن تدرس استخدام الأمامية الحيوانات (مثل مقياس forelimb الحركي أو اختبار تفضيل اسطوانة مخلب). في حين تدير هذا الاختبار لا بد أن المجرب إجراء اختبار على نفس العدد من المراتمع كل يد (على سبيل المثال مرتين مع اليد اليسرى ومرتين مع الحق) للحد من تأثير الموقف اليد مجرب على سلوك الفئران. هذا الاختبار لا تكون فعالة إلا إذا تم تخفيف الحيوان في يد المجرب ل، وينبغي الأسابيع 2-3 على التعامل مع تحمل اقترح الاسترخاء. علاوة على ذلك، مرة واحدة الحيوان هو الاسترخاء، يجب أن المجرب عقد الحيوان في ما يقرب من 90 درجة في موقف عربة لمنع التباين داخل والحيوان.

يمكن اختبار forelimb-التناوب أيضا توفير البصيرة لالوصلات العصبية عبر الشوكي عند الحيوانات غير قادرين على الخطوة بشكل فردي مع مخلب ولكنها قادرة على أداء مهمة التناوب. للتحرك رباعي الأرجل الطبيعية في الحيوانات مثل الفئران، والعديد من مناطق الدماغ وكذلك مولدات نمط المركزية المحلية (CPGs) على طول الحبل الشوكي وتشارك. خصيصا لforelimb حركة إيقاعية، ويعتقد أن قطاعات الشوكي العنقي، C3-C6 إلى أن تكون مهمة 22. في السابق، ونحن descri(تم إجراء تنصيف الجانبية في C3/C4) الاختلافات التشريحية بين السرير وغير المتناوب المولدات في الحيوانات lesioned وجدت المزيد من الضرر للعمود الظهري contralesional والمسالك القشري في غير بالتناوب الحيوانات 18. ويعتقد أن للحركة forelimb، مولد النمط الإيقاعي حاضرا في كل مستوى من عنق الرحم نصفي قطاع الاتصالات والتي مثبط عبر الحبل هي المسؤولة عن اختلاف 23. لدينا النتائج التشريحية السابقة يعني أيضا أن الأضرار التي لحقت الجانب contralesional من الحبل الشوكي قد يسبب تعطل انتاج السيارات الإيقاعي (مثل التناوب)، في حين إذا كان contralesional من الحبل الشوكي هو أكثر سليمة، هم أكثر عرضة لمخرجات المحرك الإيقاعي تعمل بشكل طبيعي. نحن لم نلاحظ أي أضرار كبيرة لأجزاء بطني وسطي contralesional من الحبال، وبالتالي لم يتم تنفيذ هذا التحليل.

اختبار عدم الاستقرار الوضعي الموصوفة هنا هو النسخة ذ اختبار مفيد لأنه يمكن الكشف عن التغييرات في كل من forelimb (التماثل وcontralesional) الناجمة عن آفة من جانب واحد. من المهم أن نلاحظ أن هذا الاختبار ينبغي أن تدار فقط عندما يتم خففت الحيوان في يد المجرب ل. في تجربتنا، وهذا يمكن أن يستغرق المعالجة اليومية من الحيوانات لمدة 2-3 أسابيع. مرة واحدة مجرب والحيوان مريحة، وهذا الاختبار هو حساسة جدا، ويمكن استخدامها للحصول على بيانات النزوح متسقة للغاية لكل forelimb. إذا كان الحيوان متوتر، يمكن المجرب عقد بلطف الحيوان ونقل لهم حتى الخروج من وإلى أسفل على الطاولة حتى الحيوان هو مريح ويفهم أن الجدول هو مكان آمن. مرة واحدة الحيوان هو الاسترخاء، فإنه من المهم لعقد الحيوانات في موقف عربة في ما يقرب من 90 درجة لنتائج متسقة. هذا الاختبار السهل لإدارة ويقدم رؤية أبعد الاختبارات السلوكية الأخرى من خلال توفير المعلومات حول التعويض والعجز مع مهمة واحدة بسيطة.

ر "> الفئران تأكل المعكرونة الجافة بسهولة بعد التدريب أمام الكاميرا، ولذلك، التعامل مع المعكرونة هو اختبار سهل نسبيا للإدارة. في هذه الدراسة، كنا تسجيل واستخدام البيانات للاستخدام أطرافهم (اليسار واليمين أو كليهما) والوقت للأكل المعكرونة فقط. وقد وصفت تحليل أكثر تفصيلا بما في ذلك التعديلات مخلب أثناء الأكل المعكرونة سابقا في الحيوانات يعانون من إصابات مثل الآفات الدماغية من طرف واحد من جانب واحد والجسم المخطط نضوب الدوبامين 20،21،24. لذلك، فمن الممكن لتطوير واستخدام المزيد . تحليل حساسية من اختبار المعكرونة الأكل بعد CSCI شملنا موقف مخلب على ورقة التهديف، لأن هذا قد تكشف عن الإنصاف أو القدرة مع كل يد وعلاوة على ذلك، فإننا مشيرا إلى قبضة كل مخلب؛ بعض الحيوانات الراحة مخلب على جانب واحد من المعكرونة، وربما استخدامه كوسيلة لدعم، بدلا من قبضة المعكرونة أثناء الأكل، وإذا الحيوانات يترددون في أكل المعكرونة، ويمكن إدخال خطوة الحرمان من الطعام إلى البروتوكول قبل الاختبار.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن نعترف التمويل من اتصال البعثة، وهو مشروع مؤسسة TIRR (CES وZZK)، ومؤسسة نيلسون كريغ (CES) وجبهة الخلاص الوطني زمالة أبحاث الدراسات العليا (المنحة #: 2011112479 لSAG).

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Sand paper 3M 5097 3M Gold Fre-Cut Sandpaper was used.
Any 220-grit sandpaper would work well
Dry Pasta Skinner Skinner Thin Spaghetti was used. It is available at Walmart
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, K. D., Abdul, M., Steward, O. Quantitative assessment of deficits and recovery of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in mice. Exp Neurol. 190, 184-191 (2004).
  2. Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. Quantitative assessment of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in rats: relationship to the corticospinal tract. Exp Neurol. 194, 161-174 (2005).
  3. Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. Spinal pathways involved in the control of forelimb motor function in rats. Exp Neurol. 206, 318-331 (2007).
  4. Anderson, K. D., et al. Forelimb locomotor assessment scale (FLAS): novel assessment of forelimb dysfunction after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 220, 23-33 (2009).
  5. Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats. J Neurosci Methods. 106, 39-45 (2001).
  6. Cao, Y., et al. Nogo-66 receptor antagonist peptide (NEP1-40) administration promotes functional recovery and axonal growth after lateral funiculus injury in the adult rat. Neurorehabil Neural Repair. 22, 262-278 (2008).
  7. Dai, H., et al. Delayed rehabilitation with task-specific therapies improves forelimb function after a cervical spinal cord injury. Restorative Neurology and Neurosciencel. 29, 91-103 (2011).
  8. Dai, H., et al. Activity-based therapies to promote forelimb use after a cervical spinal cord injury. J Neurotrauma. 26, 1719-1732 (2009).
  9. Gensel, J. C., et al. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
  10. Gharbawie, O. A., Whishaw, P. A., Whishaw, I. Q. The topography of three-dimensional exploration: a new quantification of vertical and horizontal exploration, postural support, and exploratory bouts in the cylinder test. Behav Brain Res. 151, 125-135 (2004).
  11. Kim, D., et al. Transplantation of genetically modified fibroblasts expressing BDNF in adult rats with a subtotal hemisection improves specific motor and sensory functions. Neurorehabil Neural Repair. 15, 141-150 (2001).
  12. Liu, Y., et al. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
  13. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. J Neurosci Methods. 115, 169-179 (2002).
  14. Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. The “staircase test”: a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. J Neurosci Methods. 36, 219-228 (1991).
  15. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
  16. Schallert, T., et al. Tactile extinction: distinguishing between sensorimotor and motor asymmetries in rats with unilateral nigrostriatal damage. Pharmacol Biochem Behav. 16, 455-462 (1982).
  17. Schrimsher, G. W., Reier, P. J. Forelimb motor performance following cervical spinal cord contusion injury in the rat. Exp Neurol. 117, 287-298 (1992).
  18. Woodlee, M. T., Kane, J. R., Chang, J., Cormack, L. K., Schallert, T. Enhanced function in the good forelimb of hemi-parkinson rats: compensatory adaptation for contralateral postural instability?. Exp Neurol. 211, 511-517 (2008).
  19. Khaing, Z. Z., et al. Assessing forelimb function after unilateral cervical spinal cord injury: novel forelimb tasks predict lesion severity and recovery. J Neurotrauma. 29, 488-498 (2012).
  20. Allred, R. P., et al. The vermicelli handling test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J Neurosci Methods. 170, 229-244 (2008).
  21. Tennant, K. A., et al. The vermicelli and capellini handling tests: simple quantitative measures of dexterous forepaw function in rats and mice. J Vis Exp. , e2076 (2010).
  22. Ballion, B., Morin, D., Viala, D. Forelimb locomotor generators and quadrupedal locomotion in the neonatal rat. The European journal of neuroscience. 14, 1727-1738 (2001).
  23. Ho, S. M. Rhythmic motor activity and interlimb co-ordination in the developing pouch young of a wallaby (Macropus eugenii. The Journal of physiology. 501 (Pt 3), 623-636 (1997).
  24. Whishaw, I. Q., Coles, B. L. Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions. Behav Brain Res. 77, 135-148 (1996).

Tags

Cervical Spinal Cord InjuryForelimb FunctionStep-alternation TestPostural Instability TestPasta Handling TestBehavioral AssessmentUpper Limb ImpairmentNeurological Deficits

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Khaing, Z. Z., Geissler, S. A., Schallert, T., Schmidt, C. E. Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling. J. Vis. Exp. (79), e50955, doi:10.3791/50955 (2013).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image