التطور العصبي رد الفعل اختبار في الأطفال حديثي الولادة الجرذ الجراء
Summary
الاختبار السلوكي هو المعيار الذهبي لتحديد النتائج التالية إصابات الدماغ، ويمكن التعرف على وجود العاهات الخلقية في الأطفال الرضع والأطفال. ردود الفعل العصبية النمائية هي مؤشرا مبكرا على هذه التشوهات. وقد وضعت مجموعة كبيرة من إنجازه بسهولة اختبارات المنعكس التنموية في القوارض حديثي الولادة وصفها هنا.
Abstract
يستخدم النمو العصبي اختبار رد الفعل شيوعا في الممارسة السريرية لتقييم نضج الجهاز العصبي. ويشار إلى ردود الفعل العصبية النمائية أيضا أن ردود الفعل كما البدائية. فهي حساسة ومتسقة مع النتائج في وقت لاحق. ووصف ردود الفعل غير الطبيعية باعتبارها غياب والمثابرة، ظهور، أو الكمون من ردود الفعل، والتي هي المؤشرات التنبؤية للأطفال التي هي عرضة للاضطرابات النمو العصبي. نماذج حيوانية من الإعاقات النمائية العصبية، مثل الشلل الدماغي، وغالبا ما تظهر ردود الفعل التنموية الشاذة، كما هو الملاحظ في الرضع الإنسان. وصف تقنيات تقييم مجموعة متنوعة من ردود الفعل العصبية النمائية في الفئران حديثي الولادة. النمو العصبي اختبار رد الفعل يقدم المحقق طريقة الاختبار الذي لا يتوفر إلا في مثل هذه الحيوانات الصغيرة. منهجية المعروضة هنا تهدف لمساعدة المحققين في دراسة المعالم التنموية في الفئران حديثي الولادة كوسيلة من وسائل الكشف المبكر ر بدايةإصابة العين و / أو تحديد فعالية التدخلات العلاجية. منهجية المعروضة هنا تهدف إلى توفير توجيهي عام للمحققين.
Introduction
ردود الفعل العصبية النمائية، أو المعالم التنموية، هي واحدة من أقدم تقييم استخدامها على الأطفال حديثي الولادة والرضع الإنسان. ردود الفعل العصبية هي حركات لا إرادية ومتكررة التي تثبت جذع الدماغ والحبل الشوكي ردود الفعل. نضوج شبكات القشرية أعلى يتسم بالتطور والهجرة، وتكون الميالين، وsynaptogenesis تعزيز الرقابة الطوعية وتثبيط القشرية. تغييرات في تطور طبيعي لتطور الجهاز العصبي المركزي يمكن أن يحدث خللا نمو الدماغ، مما يؤدي إلى الأسلاك غير طبيعي القشرية وأداء، وتكون الميالين، مما تسبب في تأخير رد الفعل العصبية النمائية أو الغياب. الرضع الإنسان عرضة للإعاقة النمو العصبي غالبا ما تظهر ردود الفعل المبكرة غير طبيعية. يمكن أن ردود الفعل غير الطبيعية تقديم وتأخير في الاستحواذ، غياب، وجود لفترات طويلة، أو ظهور في وقت لاحق في الحياة، وهي التنبؤي من العاهات الخلقية. 1، 2 لذلكومن المهم لتقليد تأخر رد الفعل في نماذج تجريبية من الإعاقات النمائية العصبية.
ويعمل القوارض عادة كنماذج تجريبية. الفئران الوليدة هي altricial عندما ولد، وبالتالي غير ناضجة جدا للقيام محرك معين أو معقدة، والمهام السلوكية الحسية و / أو المعرفية. وفي هذا الصدد، عدم النضج نموهم يتعلق كلا من النمو البدني والجهاز. ولدت الفئران أصلع مع عدم القدرة على thermoregulate، مصابون بالعمى، وغير قادر على المشي. مع الإشارة إلى نمو الدماغ، يحدث النضج القشرية كبير بعد الولادة. الفئران الوليدة حديثي الولادة (يوم الولادة ويشار إلى اليوم ما بعد الولادة 1؛ PD1) وقد اقترح للوصول إلى مستوى النضج الدماغ مشابه لدماغ الإنسان قبل الأوان 23-28 أسبوعا من الحمل، في حين PD7-10 الجراء تعادل الادنى الدماغ البشري المدى. 3، 4، 5، 6وتستند هذه العلاقة على التحليلات التشريحية الإجمالية، ولكن، كما تم وصفها تدابير أخرى من نضوج الدماغ مثل الميالين والسعة متكاملة electroencephalograms. 5 و 7 على سبيل المثال، قبل قليلة التغصن هي الخلايا السائدة في تطوير دماغ الجنين البشري 23-32 أسابيع في الرحم، وهذه المرحلة يجرونها يتوافق مع القوارض PD1-3. 5 و 8 و 9 و 10 وعلاوة على ذلك، يبدأ تكون الميالين في الرحم لدى البشر في حين أنه في الفئران الوليدة يبدو في الدماغ الأمامي حول PD7-10. يبقى الدماغ القوارض حديثي الولادة الامم المتحدة والعصبي إلى حد كبير. 11، 12 تاكر وآخرون. وجدت أن السعة متكاملة النمط الكهربائي من الفئران P1 لتكون مشابهة لغيستا-23 أسبوعنشوئها الجنين البشري، في حين أن PD7 وPD10 الجرو هو أقرب إلى 30-32 أسبوع، وعلى المدى الرضع، على التوالي. 7 لهذه الأسباب، اختبار رد الفعل حديثي الولادة في الفئران الوليدة حديثي الولادة يوفر فرصة لالتقاط تطور الجنين و / أو اختلال نمو المخ.
يتم تكييفها البطارية من ردود الفعل هو موضح أدناه من الدراسات التي ويم فوكس وA. Lubics 13 و 14 كان ويم فوكس واحد من أقرب المحققين فيما يتعلق تطور الجنين من ردود الفعل في الماوس. وتشمل 13 ردود الفعل هذه، ولكن لا تقتصر على استيعاب الأطراف ووضع، وتجنب الهاوية، المقوم، تسارع المقوم، مشية، جفل السمعي، والموقف، وفتح العين. وسهلت كل من forelimb hindlimb وفهم (ويشار إلى الراحي الأخمصي وفهم في البشر، على التوالي) من خلال ردود الفعل في العمود الفقري وتثبيط القشري من مناطق السيارات غير الأساسية. 15، 16 Hindlimb وضع (منعكس أخمصي) يعكس نضوج الجهاز القشري. 16، 17، 18 تجنب كليف (ردود وقائية)، المقوم (المتاهة)، وتسارع تصحيح تنطوي على التكامل والتواصل بين المدخلات الحسية والحركية الانتاج (مثل تلك التي تتعامل مع vibrissae وأنظمة الدهليزي). 19، 20، 21 يعكس مشية الحركة. 14 جفل السمعي يقيم التحفيز الصوتية واتصالات متشابك من الخلايا العصبية العملاقة في النواة الشبكية للجسر الذنبية. ويشمل 21 الموقف / العمود الفقري-القشرية التوقعات المناسبة-القشرية الشوكي، وقوة العضلات، وتعصيب العصبي العضلي. 22، 23 ماturation من مستقبلات حمض غاما -aminobutyric قد ترتبط مع فتح العين. 24 ومن المهم أن نأخذ في الاعتبار أن ردود الفعل تعكس شبكة أكثر تعقيدا من ذلك بكثير، وقدمت هنا هو ارتباط العام. وعلاوة على ذلك، توفر هذه المنعكسات طريقة سريعة وسهلة لتقييم نمو الجهاز العصبي في سن مبكرة جدا حيث التجارب السلوكية أكثر تعقيدا ليس ممكنا.
والهدف من هذه الورقة هو توفير مبادئ توجيهية عامة لاختبار رد الفعل العصبية النمائية التي يمكن إدراجها بسهولة في دراسات الفئران حديثي الولادة التجريبية. تم تنفيذ المنهجية الواردة في لونغ إيفانس الفئران الوليدة حديثي الولادة واستند تقدير النتائج في اليوم الأول من المظهر. يبدأ اليوم الذي منعكس الاختبار والمعدات المستخدمة يمكن تعديلها لتناسب أفضل نموذج تجريبي مختلفة (مثل لسلالات مختلفة والأنواع). من خلال إنشاء التقدم الفيزيولوجي الطبيعي للالمرجعنضوج قانونا في نموذج حيواني معين، يمكن أن المحققين تقييم آثار الضغوطات الخارجية، والتلاعب الذاتية، و / أو التدخلات العلاجية على النمو العصبي في نماذج الفئران حديثي الولادة. وعموما، فإن استخدام ردود الفعل بمثابة تقرير من النضج الدماغ هو مفيد في توقع إصابات الدماغ فترة ما حول الولادة، وليس تعبيرا عن النتائج النمائية العصبية في وقت لاحق.
Protocol
Representative Results
Discussion
النمو العصبي اختبار رد الفعل هو قياس التنبؤي للتنمية القشرية غير طبيعية والنضج، والتي قد تكون ذات أهمية في ظل الظروف التي الأعصاب العلني ليس واضحا. أثناء الاختبار النمو العصبي، فمن الأهمية بمكان لضمان أن يتم فحص الجراء في نفس الوقت يوميا. الفئران هي ليلى، وبالتالي، ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أود أن أشكر وكالات التمويل لدينا، والتي تشمل NeuroDevNet (أ مراكز التميز الوطني)، ومؤسسة ALVA، ومعهد بحوث صحة الطفل المرأة و، وجامعة ألبرتا.
Materials
| Breeding | |||
| Transfer pipettes | Fisherbrand | 12-711-9AM | Used for vaginal flushes. |
| Sterile Saline | Hospira | 7983254 | The solution used to collect cells during vaginal flushes. |
| 400 µl Microcentrifuge tubes | Fisherbrand | 05-408-120 | Used to hold the saline solution. |
| Light microscope | Leica | Leica ATC 2000 | For observation of the saline solution. Can be any light microscope used in the lab. |
| Slides | Fisherbrand | 12-552-5 | The saline solution is placed on the slide. Can be any slides used in the lab. |
| Coverslips | Fisherbrand | 12-545-F | To coverslip the slides. Can use any coverslips used in the lab. |
| Dietary Supplementation | |||
| Broccoli Sprouts seeds | Mumm's Sprouting Seeds | Broccoli sprouts seeds are ordered and grown in the lab. | |
| Countertop Seed Sprouter Box | Mumm's Sprouting Seeds | A box is used to germinate and grow the seeds prior to harvest. | |
| 250 mL beaker | The beaker is used to soak the seed. Any size beaker that would fit can be used. | ||
| Maternal Inflammation | |||
| Lipoplysaccharide (LPS) | Sigma | L3129 | The endotoxin used to mimic maternal inflammation. |
| 1 mL Syringe | BD Syringe | 309659 | Used to inject the pregnant rat. |
| Gauge (30G X 1/2) | BD PrecisionGlide Needle | 305106 | Use the smallest needle to avoid pain and discomfort. |
| Sterile Saline (0.9% Sodium Chloride, USP) | Hospira | Saline is used to dissolve LPS. | |
| Weights | |||
| Scale | Denver Instrument | For recording the weights. Can be any scale with 2 decimal places used in the lab. | |
| Neurodevelopmental Reflexes | |||
| Thin blunt rod | Can be a paperclip or toothpick. This is for forelimb and hindlimb grasping. | ||
| Round filter paper | Whatman | 1001 150 | 15 cm diameter paper used for gait analysis. |
| Timer | Fisher Scientific | 06-662-51 | For timing the time allocated to righting and gait. |
| Blunt surface | Can be an edge of a table. This is for hindlimb placing and cliff avoidance. | ||
| Foam landing | For when the pups perform accelerated righting. | ||
| Video recorder | Sony | VCT-D580RM | To record all reflexes tested. Must be able to record at 1/1000 fps |
| Bell | For auditory startle. | ||
| Heat lamp or pad | To maintain the body temperature of the pups underoing examination. |
References
- Farber, J. M., Shapiro, B. K., Palmer, F. B., Capute, A. J. The diagnostic value of the neurodevelopmental examination. Clin Pediatr (Phila. 24 (7), 367-372 (1985).
- Zafeiriou, D. I. Primitive reflexes and postural reactions in the neurodevelopmental examination). Pediatr. Neurol. 31 (1), 1-8 (2004).
- Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. S. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum. Dev. 3 (1), 79-83 (1979).
- Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., Noble-Haeusslein, L. J. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Prog. Neurobiol. , (2013).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch. Dis. Child. 48 (10), 757-767 (1973).
- Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat. Pediatr. Res. 65 (1), 62-66 (2009).
- Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with. Dev. Neurosci. 33 (3-4), 251-260 (2011).
- Back, S. A., Riddle, A., McClure, M. M. Maturation-dependent vulnerability of perinatal white matter in premature birth. Stroke. 38, 724-730 (2007).
- Back, S. A., et al. Late oligodendrocyte progenitors coincide with the developmental window of vulnerability for human perinatal white matter injury. J. Neurosci. 21 (4), 1302-1312 (2001).
- Downes, N., Mullins, P. The development of myelin in the brain of the juvenile rat. Toxicol. Pathol. 42 (5), 913-922 (2014).
- Jakovcevski, I., Filipovic, R., Mo, Z., Rakic, S., Zecevic, N. Oligodendrocyte development and the onset of myelination in the human fetal brain. Front. Neuroanat. 3 (5), (2009).
- Fox, W. M. Reflex-ontogeny and behavioural development of the mouse. Anim. Behav. 13 (2), 234-241 (1965).
- Lubics, A., et al. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 157 (1), 157-165 (2005).
- Futagi, Y., Toribe, Y., Suzuki, Y. The grasp reflex and moro reflex in infants: hierarchy of primitive reflex responses. Int. J. Pediatr. , 191562 (2012).
- Hashimoto, R., Tanaka, Y. Contribution of the supplementary motor area and anterior cingulate gyrus to pathological grasping phenomena. Eur. Neurol. 40 (3), 151-158 (1998).
- Isaza Jaramillo, S. P., et al. Accuracy of the Babinski sign in the identification of pyramidal tract dysfunction. J. Neurol. Sci. 343 (1-2), 66-68 (2014).
- Donatelle, J. M. Growth of the corticospinal tract and the development of placing reactions in the postnatal rat. J. Comp. Neurol. 175 (2), 207-231 (1977).
- Palanza, P., Parmigiani, S., vom Saal, F. S. Effects of Prenatal Exposure to Low Doses of Diethylstilbestrol, o,p’DDT and Methoxychlor on Postnatal Growth and Neurobehavioral Development in Male and Female Mice. Horm. Behav. 40 (2), 252-265 (2001).
- Pantaleoni, G. C., et al. Effects of maternal exposure to polychlorobiphenyls (PCBs) on F1 generation behavior in the rat. Fundam. Appl. Toxicol. 11 (3), 440-449 (1988).
- Yeomans, J. S., Frankland, P. W. The acoustic startle reflex: neurons and connections. Brain Res. Rev. 21 (3), 301-314 (1995).
- Vinay, L., Brocard, F., Clarac, F. Differential maturation of motoneurons innervating ankle flexor and extensor muscles in the neonatal rat. Eur. J. Neurosci. 12 (12), 4562-4566 (2000).
- Geisler, H. C., Westerga, J., Gramsbergen, A. Development of posture in the rat. Acta Neurobiol. Exp.(Wars. 53 (4), 517-523 (1993).
- Heinen, K., et al. Gabaa receptor maturation in relation to eye opening in the rat visual cortex). 神经科学. 124 (1), 161-171 (2004).
- Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behav. Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).
- Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav. Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
- Wu, L., et al. Dietary approach to attenuate oxidative stress, hypertension, and inflammation in the cardiovascular system. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (18), 7094-7099 (2004).
- Machholz, E., Mulder, G., Ruiz, C., Corning, B. F., Pritchett-Corning, K. R. Manual restraint and common compound administration routes in mice and. J. Vis. Exp. (67), (2012).
- Rousset, C. I., et al. Maternal exposure to lipopolysaccharide leads to transient motor dysfunction in neonatal rats. Dev. Neurosci. 35 (2-3), 172-181 (2013).
- Nguyen, A. T., Bahry, A. M. A., Shen, K. Q., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Consumption of broccoli sprouts during late gestation and lactation confers protection against developmental delay induced by maternal inflammation. Behav. Brain Res. 307, 239-249 (2016).
- Black, A. M., Armstrong, E. A., Scott, O., Juurlink, B. J., Yager, J. Y. Broccoli sprout supplementation during pregnancy prevents brain injury in the newborn rat following placental insufficiency. Behav. Brain Res. 291, 289-298 (2015).
- Wainwright, P. E. Issues of design and analysis relating to the use of multiparous species in developmental nutritional studies. J. Nutr. 128 (3), 661-663 (1998).
- Lazic, S. E., Essioux, L. Improving basic and translational science by accounting for litter-to-litter variation in animal models. BMC Neurosci. 14, 14-37 (2013).
- Sergio, D. P., Sanchez, S., Ruben, V. R., Ana, B. R., Barriga, C. Changes in behaviour and in the circadian rhythms of melatonin and corticosterone in rats subjected to a forced-swimming test. J Appl Biomed. 1 (47), (2005).
- Castelhano-Carlos, M., Baumans, V. The impact of light, noise, cage cleaning and in-house transport on welfare and stress of laboratory rats. Lab. Anim. 43 (4), 311-327 (2009).
- Zimmerberg, B., Ballard, G. A., Riley, E. P. The development of thermoregulation after prenatal exposure to alcohol in rats. Psychopharmacology (Berl. 91 (4), 479-484 (1987).
- Fan, L. W., et al. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat). Behav. Brain Res. 165 (1), 80-90 (2005).
- Smart, J. L., Dobbing, J. Vulnerability of developing brain. VI. Relative effects of foetal and early postnatal undernutrition on reflex ontogeny and development of behaviour in the rat. Brain Res. 33 (2), 303-314 (1971).
- Fox, M. W. Neuro-Behavioral ontogeny: A synthesis of ethological and neurophysiological concepts. Brain Res. 2 (1), 3-20 (1966).
- Piper, M. C., Mazer, B., Silver, K. M., Ramsay, M. Resolution of neurological symptoms in high-risk infants during the first two years of life. Dev. Med. Child Neurol. 30 (1), 26-35 (1988).
- Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. J. Neurosci. Methods. 189 (2), 180-185 (2010).
- Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat. Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).
- Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
