一种研究甲状腺激素对小脑功能影响的通用行为方法

甲状腺激素 （TH） 是大脑发育所必需的¹。特别是，它在小脑中的作用至关重要，因为早期 TH 缺乏会导致小脑发育异常 ^1,2。例如，在先天性甲状腺功能减退症中，患者表现出一系列神经功能低下，包括认知和运动缺陷³。为了揭示 TH 在小脑功能发育中的作用，一些研究以小脑细胞特异性方式限制了 TH 缺乏症⁴。然而，与所有组织和细胞都受 TH 缺乏症影响的全身性先天性甲状腺功能减退小鼠相比，这种小脑特异性模型表现出如此微妙的共济失调，以至于传统的行为测试，如旋转杆、足迹和平衡木测试，几乎无法检测到差异。因此，为了充分研究 TH 对小脑功能的影响，需要一种新的评估工具来检测模型小鼠运动协调的细微变化。

旋转测试是评估运动协调性的最常见工具，最初由 Dunham 和 Miya⁵ 开发，后来由 Jones 和 Roberts⁶ 应用于加速版本。从旋转杆上掉下来的延迟被解释为对运动协调性的测试，其简单明了使其在研究运动功能的行为研究人员中常用⁷。然而，这个测试的易用性是一把双刃剑。由于杆会自动旋转，因此老鼠可以紧贴并停留在旋转的杆上而不移动。此外，小鼠可能打算掉下来，而不是在旋转杆上保持平衡。在任何一种情况下，该测试的有效性和可靠性对于评估“纯运动^协调”7 都是值得怀疑的。换句话说，它没有准确地针对小脑功能，并且涉及其他因素，例如用于抓握的肌肉力量。

这里我们提出了一种称为“梯形梁测试”的新型行为测试，而不是传统的运动协调评估工具，这是我们实验室最近开发的。水平梯子行走测试旨在评估与小脑相关的复杂运动能力：前馈预测和运动⁸ 的整合。测试设备由四块带孔的有机玻璃组成（图 1）。这四块板通过插入板上孔的螺钉和棍棒并联连接。两个外板用于稳定设备，两个内板用于设计各种梯级（图 2C）。根据动物的大小调整横档的宽度，以尽量减少动物向后移动（图 2B）。从起点到目标的距离为 110 厘米。该设备位于工作台上方 60 厘米处，并在设备下方设置了一个安全垫（图 2A）。将暗室放置在目标附近，以激励动物朝着目标移动（图 2A）。

我们通过使用在小脑浦肯野细胞 （Mf-1/FVB 小鼠） 中表达显性阴性 TH 受体 （TR） 的转基因小鼠来检查 TH 对小脑功能发育的影响。在 rotarod 和 ladder beam 试验中，我们在 Mf-1/FVB 小鼠中观察到小脑共济失调表型;然而，梯形梁测试成功地检测到比 Rotarod 测试更显着的差异（图 3）。此外，在梯子梁测试中可以更全面地评估运动学习能力（图 3B，C）。作为这种行为表型的细胞背景，长期抑郁 （LTD） 的诱导受到抑制，相反，在 Mf-1/FVB 浦肯野细胞中接受 LTD 诱导刺激后诱导长期增强 （LTP）⁹。LTD 对于小脑的运动协调和运动学习至关重要¹⁰.许多研究报道了敲除或突变小鼠对小脑功能关键调节基因的运动缺陷和 LTD 抑制，但是，从未有研究报道过 LTD 诱导刺激后 LTP 的诱导^11,12。综上所述，这种现象可能是 Mf-1/FVB 小鼠或 TH 缺陷小鼠所独有的（在成年发作的甲状腺功能减退小鼠中观察到相同的现象），表明 TH 调节小脑功能的方式与其他关键蛋白不同。如果是这样，那么 TH 作用异常的小鼠可能不会像其他模型小鼠那样表现出小脑共济失调。这再次强调了评估 TH 对小脑功能影响的特定方法的必要性。本文提出了一种新的方案，使用新建的梯形梁测试来研究 TH 对小脑功能的影响。