Batterij van gedrags test evaluatie algemene motoriek, spierkracht en coördinatie in muizen
Summary
Testen van de gedragsmatige wordt gebruikt in pre-klinische proeven de fenotypische effecten van een ziekte of de behandeling op het welzijn van het dier. Teneinde wereldwijd motor werking, wij tests voor algemene motoriek, spierkracht en coördinatie geselecteerd: het open veld testen, de mesh-test en de test van de rotarod, respectievelijk.
Abstract
Testen van de gedragsmatige wordt gebruikt in pre-klinische proeven de fenotypische effecten en resultaten die een bepaalde ziekte of de behandeling op het welzijn en de gezondheid van het dier heeft te beoordelen. Er zijn talrijke gedrags tests die kunnen worden toegepast. We kozen een test voor algemene motoriek, het open veld test (OFT); een test voor spierkracht, de Maas testen (MT); en een test voor de coördinatie, de rotarod test (RR). Testen kan worden bereikt op een wekelijkse of maandelijkse basis. Als een test voor algemene motoriek, de OFT werkt door het objectief verkeer controleparameters terwijl de muis is in een open veld apparaat. Het veld is over het algemeen een 2′ x 2′-box, en de bewegingen worden geregistreerd via laser sensing of video-opname. De muis is geplaatst in het midden van het open veld en toegestaan om vrij te bewegen voor de test. De MT maakt gebruik van de latentie voor een muis af te vallen een omgekeerde scherm als een maatregel van spierkracht. Een muis is geplaatst op een scherm, die over een duidelijke vak is omgekeerd, en is getimed voor hun latency te vallen. Drie proeven worden uitgevoerd, met de beste van de drie proeven scoorde voor die dag. Een score van 60 s is de maximumtijd een muis wordt overgelaten omgekeerd. Muizen zijn een 5-min rusttijd tussen mesh test proeven krijgen. Tot slot, een versnelde Protocolbetreffende de RR beoordeelt motorische coördinatie en uithoudingsvermogen. Tijdens een proef loopt een muis op een roterende staaf zoals het verhoogt snelheid van 4 tpm tot 40 TPM meer dan 5 min. Het proces wordt beëindigd wanneer de muis de gemagnetiseerde druksensor op vallen raakt. Elke muis ondergaat drie proeven, en de beste proef is georkestreerd voor die dag. Deze gecombineerde gedrags-gegevens zorgt voor de globale beoordeling van mobiliteit, coördinatie, kracht en beweging van de proefdieren. Ten minste twee van de drie gedrags testen maatregelen moet verbetering voor een dier om zich te kwalificeren als zijnde algemene verbeterde motor functie tonen.
Introduction
Het doel van het testen van de gedragsmatige is voor het meten van de fenotypische karakterisering, of in onderzoek voor een nieuwe muismodel van ziekten van het centrale zenuwstelsel of voor een proefperiode van een nieuwe behandeling. Er zijn een verscheidenheid van gedrags tests om uit te kiezen. De grondgedachte voor het gebruik van een combinatie van gedrags tests is vaak volledig beoordelen de resultaten van de pre-klinische behandeling. De batterij van het testen van de gedragsmatige hierin omvat de open veldtest (OFT), de mesh-test (MT), en de rotarod test (RR).
Het OFT wordt gebruikt als een maatregel van algemene motorische activiteit1,2,3,4,5,6,7. Deze beoordeling kan de muis zich vrij te bewegen in een open veld, en de verrichte metingen zijn de bewegingen van de muis in de loop van de proef gedrags. De kwantitatieve analyses gemaakt met behulp van een OFT omvatten fokken, afstand verplaatst, tijd doorgebracht bewegende (bijvoorbeeld wandelen en lopen), en veranderingen in activiteit na verloop van tijd (bijvoorbeeld springen en langzamer/hyperactieve bewegingen), dat is waarom het is een nuttig en grondige analyse van knaagdier gedrag.
De MT wordt gebruikt ter beoordeling van de sterkte van de muizen1,2,8,9,10,11. Het gebruik van alle vier ledematen te hangen af van een raster gaas zorgt voor de niet-invasieve meting van het vermogen van de muizen te tonen van aanhoudende ledemaat spanning terwijl zich het verzetten van de effecten van de zwaartekracht. Deze beoordeling gebeurt door een muis te plaatsen op een omgekeerde mesh en timing van de latency te vallen. Deze test beoordeelt de spierkracht van de muis door te meten hoe lang het zelf kan houden op het omgekeerde scherm voordat het eraf.
De RR beoordeelt de coördinatie van de muis terwijl het gebruiken van de versnellende protocol1,2,7,8,9,12,13. Het rotarod-apparaat bestaat uit een cilindrische straal die draait in de lucht vanaf 4 rpm. De muis deze motor coördinatie vaardigheid kan leren en vervolgens wordt uitgedaagd door langzame incrementele toename tot 40 rpm. Klassiek, is het protocol van de constante snelheid een maat voor spierkracht, overwegende dat de versnelde protocol voor de RR coördinatie, uithoudingsvermogen en spierkracht1,2,7, beoordeelt 14.
De voordelen van deze drie gedrags tests zijn dat ze zijn geaccepteerd gedurende de knaagdier gedrags testen Gemeenschap2,7,8,9, en wanneer genomen niet alleen als de som van de individuele tests, maar collectief, ze kunnen worden gebruikt als een algemene beoordeling van fenotypische gedrag bij het onderzoeken van de verschillende resultaten van experimentele behandelingen. Het OFT is één van de enige tests voor totale motorische activiteit2. De RR is ook een van de enige manieren om te beoordelen van coördinatie2, andere dan voor het gebruik van gait analysesoftware, die hier niet besproken worden. Er zijn een paar manieren waarop de spierkracht van de muis kan worden beoordeeld; echter de MT of een draad hangen test, is prevalently gebruikt in de literatuur gebruikt en wordt geaccepteerd als een betrouwbare methode voor het testen van spierkracht2,8,9,10, 11. vele andere technieken voor het meten van de algemene motoriek en coördinatie zijn zeer tijdrovend en kan niet het produceren van betrouwbare gegevens (bijvoorbeeld handmatig timing bewegingen van de muis of handmatig schilderen poten voor ganganalyse). De geautomatiseerde systemen voor het OFT en de RR verhogen de betrouwbaarheid en validiteit van de geproduceerde gegevens en Bespaar tijd en moeite.
Bijvoorbeeld, zou gegeven de neurodegeneratie van het Sandhoff model voor de muis van de ziekte, bij het uitvoeren van deze batterij van tests, het OFT de eerste van deze tests gebruikt ter beoordeling van de motor afwijkingen die worden meestal gezien in dit muismodel vanaf 3 maanden oud. Tekorten in motorische coördinatie moeten ook herkenbaar vanaf 12 weken oud geworden. Tekorten in spierkracht moeten beginnen rond 14 weken oud, maar ze uiteindelijk veel belangrijker geworden door 16 weken.
Deze tests zijn nuttig bij de studie van ziekten die leiden significante motor waardeverminderingen tot, met inbegrip van neurodegeneratieve ziekten9 zoals Sandhoff ziekte1,8,13, ziekte van Parkinson7, De ziekte van Huntington, multiple sclerose. De tests kunnen ook worden gebruikt om te studeren van veroudering en vergelijkende geriatrische assessments of metingen van gezondheid te maken. Gait storingen en veranderingen in de motoriek en evenwicht worden gezien in veel van deze ziekte staten. Het nut van deze tests is echter niet beperkt tot ziekten met overwegend neuromusculaire symptomen.
Houd er rekening mee dat er geen storende variabelen opgemerkt met betrekking tot motivatie of de nieuwigheid van een van de beschreven gedrags testen maatregelen zijn geweest. Het is absoluut noodzakelijk voor bepaalde ziekte staten en pathologieën dat de onderzoekers voorontwerp gedrags-gegevens verwerven voordat de muis geen fenotypische symptomen toont; de onderzoeker moet vervolgens periodiek (wekelijks) ervoor zorgen dat alle motor waardeverminderingen worden verantwoord. Veel ziekten hebben een snel begin van fenotypische symptomen, en zonder per testen, deze symptomen zouden niet worden verwerkt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Voor alle tests, reinig en Desinfecteer de oppervlakte om te minimaliseren contagions en afleiders aan de muizen. Ook, zorg ervoor dat de muizen gezien voldoende rusttijden tussen proeven en gedrags test bij het gebruik van de OFT, RR, en MT.
In het OFT is het essentieel dat elke muis in het midden van het open veld is geplaatst en dat het programma wordt gestart na het uitbrengen van de muis in het midden. Zorg ervoor dat er geen handbewegingen die de sensoren registreren kunnen bij het star…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij wil The New Hope opzoek Foundation bedanken voor hun voortdurende steun en financiering van ons onderzoek. Wij wil ook bedanken IITC voor gedeeltelijke financiële steun voor dit werk.
Materials
| IITC Life Sciences Rotarod with Series 8 computing software | IITC Life Sciences | 755 | |
| Square Open Field 45 x 45 x 40 cm (grey color). Other floor color available: white, black. | Harvard Aparatus (PanLab) | 760190 | |
| Open Field Preconfigured Module | Harvard Aparatus (PanLab) | 760688 | |
| Smart V3.0 Software Platform | Harvard Aparatus (PanLab) | 760681 | |
| Video converter (analog/digital) | Harvard Aparatus (PanLab) | 760262 | |
| Roof fixing sys for camera | Harvard Aparatus (PanLab) | 760277 | |
| Analog Sony Camera & lenseNTSC | Harvard Aparatus (PanLab) | 760505 |
Riferimenti
- Osmon, K. J., et al. Systemic Gene Transfer of a Hexosaminidase Variant Using an scAAV9.47 Vector Corrects GM2 Gangliosidosis in Sandhoff Mice. Human Gene Therapy. 27 (7), 497-508 (2016).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user’s guide. Nature Reviews, Neuroscience. 10, 519-529 (2009).
- Ma, M., Basso, D. M., Walters, P., Stokes, B. T., Moser, P. Behavioural and histological outcomes following graded spinal cord contusion injury in the C57Bl/6 mouse. Exp. Neurol. 169, 239-254 (2001).
- Menalled, L. B., et al. Early motor dysfunction and striosomal distribution of huntingtin microaggregates in Huntington’s disease knock-in mice. J.Neurosci. 22, 8266-8276 (2002).
- Grusser, C., Grusser-Cornehls, U. Improvement in motor performance of Weaver mutant mice following lesion of the cerebellum. Behav. Brain Res. 97, 189-194 (1998).
- De Leonibus, E., et al. Spatial deficits in a mouse model of Parkinson’s disease. Psychopharmacology (Berl). 194, 517-525 (2007).
- Morris, M., Koyama, A., Masliah, E., Mucke, L. Tau Reduction Does Not Prevent Motor Deficits in Two Mouse Models of Parkinson’s Disease. PLoS ONE. 6 (12), 1-7 (2011).
- Abo-ouf, A., et al. Deletion of tumour necrosis factor-α ameliorates neurodegeneration in Sandhoff disease mice. Human Molecular Genetics. , 1-16 (2013).
- Dumont, M. Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neurodegeneration. Neurodegeneration : Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. 793, 229-237 (2011).
- Cabe, P. A., Tilson, H. A., Mitchell, C. L., Dennis, R. A simple recording grip strength device. Pharmacol. Biochem. 8, 101-102 (1978).
- Barnēoud, P., Loliver, J., Sanger, D., Moser, P. Quantitative motor assessment in FALS mice: a longitudinal study. Neuroreport. 8, 2861-2865 (1997).
- Lui, Y., et al. Mouse model of GM2 activator deficiency manifests cerebellar pathology and motor impairment. Proc. Natl. Acad. Sci. 94, 8133-8143 (1997).
- Sango, K., et al. Mouse models of Tay-Sachs and Sandhoff diseases differ in neurologic phenotype and ganglioside metabolism. Nature Genetics. 11 (2), 170-176 (1995).
- Jones, B. J., Roberts, D. J. A rotarod suitable for quantitative measurements of motor inco-ordination in naïve mice. Nauyn-Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 259 (2), 211 (1968).
- Deacon, R. M. J. Measuring the Strength of Mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (76), (2013).
