This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.
تغييرات طويلة الأمد في الدماغ أو "اللدونة الدماغ تكمن وراء السلوك التكيفي وإصلاح الدماغ بعد مرض أو إصابة. وعلاوة على ذلك، يمكن التفاعل مع بيئتنا لحث اللدونة الدماغ. على نحو متزايد، والبحث هو محاولة لتحديد أي بيئات تحفيز الدماغ اللدونة مفيدة لعلاج المخ والاضطرابات السلوكية. ووصف اثنان من التلاعب البيئية التي تزيد أو تنقص عدد التيروزين هيدروكسيلاز immunopositive (TH +، الانزيم-الحد من معدل الدوبامين في (DA) التوليف) الخلايا العصبية في الدماغ المتوسط الماوس الكبار. تضم أول الاقتران الذكور وإناث الفئران معا بشكل مستمر ل1 أسبوع، مما يزيد TH الدماغ المتوسط + الخلايا العصبية قبل ما يقرب من 12٪ في الذكور، ولكن يقلل TH الدماغ المتوسط + الخلايا العصبية قبل ما يقرب من 12٪ في الإناث. وتضم الثانية الفئران الإسكان مستمر لمدة 2 أسابيع في "بيئات المخصب" (EE) التي تحتوي على عجلات الجري واللعب والحبال ومواد التعشيش، الخ، والتي طncreases TH الدماغ المتوسط + الخلايا العصبية قبل ما يقرب من 14٪ في الذكور. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف بروتوكول للغرس في وقت واحد العقاقير مباشرة في الدماغ المتوسط خلال هذه المناورات البيئية للمساعدة على تحديد الآليات الكامنة التي يسببها للبيئة اللدونة الدماغ. على سبيل المثال، ألغت EE-تحريض المزيد من TH الدماغ المتوسط + الخلايا العصبية التي كتبها الحصار المتزامن لمدخلات متشابك على الخلايا العصبية الدماغ المتوسط. معا، وهذه البيانات تشير إلى أن المعلومات عن البيئة وترحيل عن طريق إدخال متشابك إلى الخلايا العصبية الدماغ المتوسط لتشغيل أو إيقاف التعبير عن الجينات "DA". وهكذا، والتحفيز البيئي المناسب، أو استهداف الآليات الكامنة وراء المخدرات، قد يكون من المفيد لعلاج اضطرابات الدماغ والسلوكية المرتبطة الاختلالات في الدماغ المتوسط DA (مثل مرض باركنسون، نقص الانتباه وفرط النشاط، والفصام، وإدمان المخدرات).
ويعتقد DArgic إشارات من قبل الخلايا العصبية في المنطقة البطنية السقيفية (VTA) وsubstantia بارس السوداء المكتنزة (SNC) من المخ الأوسط إلى أن تكون مهمة لالسلوكيات المعرفية والانفعالية والحركية لديهم دوافع مكافأة. ومع ذلك، الكثير أو القليل جدا الدماغ المتوسط مما يشير DA يسبب العديد من الأعراض تعطيل في مجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية (مثل مرض باركنسون، نقص الانتباه وفرط النشاط، والفصام، وإدمان المخدرات). الأدوية التي تزيد أو تنقص DA يشير تخفيف هذه الأعراض، إلا أنها تنتج أيضا من الآثار الجانبية التي تعزى إلى إشارات dysregulated وبعيدا عن الهدف الآثار. ينخفض نجاعة الأدوية أيضا بمرور الوقت نتيجة للردود التعويضية من الدماغ. وبالتالي فإن التحدي يكمن في استعادة العادية الدماغ المتوسط مما يشير DA بطريقة أكثر استهدافا والفسيولوجية، واتباع نهج المفضل هو عن طريق زيادة أو خفض عدد الخلايا العصبية DA الدماغ المتوسط.
تم الأدلة تتراكم لبغازيعقود األطراف أن التعبير عن الجينات والبروتينات المشاركة في التأييض والاتجار DA والكاتيكولامينات أخرى في خلايا بالغة ناضجة للتعديل (مراجعة في 1). في المخ الأوسط، وعدد من التيروزين هيدروكسيلاز immunopositive (TH +، الانزيم معدل الحد في DA التوليف) الخلايا العصبية يقلل ثم الزيادات التالية إدارة عصبي 2،3، في حين أن عدد TH immunonegative (TH-) الخلايا العصبية يظهر نمط المعاكس (أي زيادات ثم يقلل 3). وهذا يتفق مع فقدان ثم كسب من "النمط الظاهري DA" من قبل بعض الخلايا. كما تم عرض عدد من TH + وTH- SNC الخلايا العصبية لتغيير في اتجاهات متساوية ولكن المعاكس التالية العلاجات المختلفة التي تغير النشاط الكهربائي لهذه الخلايا 4،5. على سبيل المثال، والتسريب للتصرف صغير والبوتاسيوم تنشيط الكالسيوم (SK) قناة خصم أبامين في المخ الأوسط لمدة 2 أسابيع يقلل من عدد من TH + وزيادات (بنفس المقدار) للنوmber من TH- SNC الخلايا العصبية 4،5. في المقابل، ضخ SK قناة ناهض 1-EBIO يزيد من عدد TH + والنقصان (بنفس المقدار) عدد الخلايا العصبية TH- SNC 4،5. وشوهدت تغييرات مماثلة التالية مجموعة متنوعة من العلاجات التي تستهدف SNC نشاط الخلايا العصبية، بما في ذلك بعض التي استهدفت المدخلات وارد 4. هذه اللائحة واضح من عدد من الخلايا العصبية SNC DArgic بواسطة نشاط الخلايا العصبية والمدخلات وارد يثير احتمال أن البيئة أو السلوك يمكن أن تؤثر على عدد الخلايا العصبية SNC. في الواقع الفئران البالغة تتعرض لبيئات مختلفة لديها أكثر أو أقل الدماغ المتوسط (SNC وVTA) TH + الخلايا العصبية، وعلى الأقل بعض من هذه التغييرات الناجمة عن البيئة وألغيت من قبل الحصار المتزامن لمدخلات متشابك في المخ الأوسط 6. أهداف هذه الاتصالات هي: (1) تقديم مزيد من التفاصيل حول كيفية تنفيذ التلاعب البيئية لدينا وضخ المخدرات؛ و (2) تقديم المزيد من البيانات الداعمة خلاف في أن البريدnvironment ينظم عدد من الخلايا العصبية DA الدماغ المتوسط، عن طريق إدخال ارد.
التلاعب البيئية
وكان الدافع وراء تصميم هذه التلاعبات البيئية (مزاوجة بين الجنسين والإثراء البيئي) لتحديد ما إذا كانت البيئة، و / أو السلوك بدافع البيئة، ويرتبط مع التغيرات في عدد الخلايا العصبية DA الدماغ المتوسط. كان التركي?…
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by the National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Project grant 1022839. AJH is an Australian Research Council (ARC) FT3 Future Fellow (FT100100835). The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health acknowledges support from the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Grant.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Isofluorane | Baxter Healthcare Pty Ltd, Baxter Drive, NSW 2146, Australia | AHN3640 | |
ALZET Osmotic pump 1002 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004317 | |
ALZET Brain infusion kit 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004760 | |
ALZET cannula holder 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0008860 | |
Vertex Monomer Self-curing (dental acrylic solvent) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands | n/a | |
Vertex Self Curing (dental acrylic powder) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands | n/a | |
METACAM (Meloxicam) | Troy Laboratories, 98 long Street, smithfield NSW 2164 Australia | L10100 | |
Sodium Pentobarbitone | Lethabarb, Virbac, Milperra, NSW, Australia | 571177 | |
Normal goat serum | chemicon-temecula, CA | S26-Litre | |
Triton X-100 | Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | 1.08603.1000 | |
Polyclonal rabbit anti-tyrosine hydroxylase | Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | AB152 | |
Polyclonal biotinylated goat anti-rabbit | Dako Australia Pty. Ltd., Suite 4, Level 4, 56 Berry street, North Sydney, NSW, Australia 2060 | EO432 | |
Avidin peroxidase | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | A3151-1mg | |
Diamino-benzidine | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | D-5637 | |
Stereo Investigator | MicroBrightField Bioscience, 185 Allen Brook Lane, Suite 101, Williston, VT 05495 | n/a |