Paw-glisser: un roman, une analyse sensible du cylindre Souris Test
Summary
L'analyse classique des membres antérieurs de l'asymétrie de l'épreuve de la bouteille est couramment utilisée pour évaluer les déficits comportementaux chez les rats après une lésion cérébrale ou accident vasculaire cérébral; toutefois, il ne parvient pas à détecter les déficits cohérentes chez la souris. Cette étude démontre que la quantification comportement traîner la patte est une analyse plus sensible des lésions cérébrales chez les souris.
Abstract
Le test de cylindre est couramment utilisé pour prédire une lésion ischémique focal au cortex moteur des membres antérieurs chez les rongeurs. Lorsqu'il est placé dans le cylindre, rongeurs explorer par l'élevage et de toucher les parois du cylindre avec leurs pattes des membres antérieurs pour un soutien postural. Après une lésion ischémique du cortex sensori-moteur du membre antérieur, les rats se fient davantage sur leur patte avant patte affectée pour le soutien postural entraîne moins de touches avec leur patte affectée qui est appelé forelimb asymétrie. En revanche, une lésion ischémique focal dans le cerveau de la souris ne parvient pas à entraîner des déficits cohérentes comparables dans asymétrie des membres antérieurs. Si les déficits des membres antérieurs d'asymétrie sont rarement observés, les souris ne démontrent un roman comportement post-AVC appelé "patte traîner". Paw traîner est la tendance pour une souris pour faire glisser sa patte affectée le long de la paroi du cylindre plutôt que de pousser directement sur de la paroi lors du démontage d'un arrière à une position à quatre pattes. Nous avons précédemment démontré quecomportement traînant la patte est très sensible aux petites blessures ischémiques corticales au cortex moteur des membres antérieurs. Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour l'analyse de la patte-glisser. Nous définissons ce qu'est une patte-traînée est et démontrons comment quantifier le comportement de la patte-glisser. Le test du cylindre est un test simple et peu coûteux à administrer et ne nécessite pas de pré-formation ou les stratégies de la privation de nourriture. En utilisant l'analyse de la patte-glisser avec le test du cylindre, il remplit un créneau pour prédire les blessures ischémiques corticales tels que photothrombosis et l'endothéline-1 (ET-1) l'ischémie induite – deux modèles qui sont de plus en plus en popularité et produisent blessures focaux petits que l'occlusion de l'artère cérébrale moyenne. Enfin, la mesure du comportement de la patte-glisser dans le test du cylindre permettra des études de récupération fonctionnelle après une lésion corticale en utilisant une large cohorte de souches de souris transgéniques où l'analyse précédente des membres antérieurs d'asymétrie a échoué à détecter des déficits constants.
Introduction
L'objectif des stratégies de régénération de neurones est de démontrer à la fois la réparation des tissus et la récupération fonctionnelle. La récupération fonctionnelle est généralement évaluée par des tests comportementaux qui mesurent les déficits fonctionnels, dans ce cas impliquant des habiletés motrices qui sont associés à des lésions des régions spécifiques du cerveau. Lésion traumatique du cerveau ou une lésion ischémique à la zone de la patte avant sensorimotrice du cortex peuvent être démontrées par un certain nombre de tests comportementaux. Un tel test, le test de la bouteille est largement utilisé chez les rats pour évaluer les déficits fonctionnels de l'activité des membres antérieurs 1. Le test a un faible coût de mise en place ne nécessitant qu'un cylindre, un appareil photo et une table avec un top transparent. Il est facile à administrer car il est basé sur le comportement exploratoire naturelle des rongeurs, afin de pré-formation et la privation de nourriture ou récompenses ne sont pas nécessaires. Malgré ces nombreux avantages, le test du cylindre est sous-utilisé pour évaluer les déficits des membres antérieurs chez des souris après blessures focaux à la patte antérieure sensorimotor cortex, que nous attribuons à l'analyse du comportement de la souris dans le test du cylindre. Asymétrie des membres antérieurs est la mesure classique de l'analyse pour le test du cylindre. Lorsqu'il est placé dans le cylindre, rongeurs explorent naturellement les parois du cylindre par l'élevage sur leurs membres postérieurs et de toucher les parois des cylindres avec leurs pattes des membres antérieurs pour l'équilibre postural. Le nombre de touches de patte avec le mur à chaque membre antérieur est facilement quantifiable en filmant les rongeurs au cours de cette exploration du cylindre. Asymétrie des membres antérieurs se produit lorsque la patte de la patte avant affectés rend moins touches avec la paroi de la patte antérieure patte affectée et est un signe de dommages au cortex sensori-moteur controlatéral. Chez le rat, les injections intra-corticale de l'agent vasoconstricteur, l'endothéline (ET-1), dans le cortex sensori-moteur membre antérieur provoque une lésion ischémique focal qui se traduit par des déficits comportementaux dans le membre antérieur contralatéral. Les déficits dans l'utilisation des membres antérieurs controlatéral sont facilement détectés que les changements dans forelimb asymétrie dans le test de la bouteille chez les rats 3.1. Contrairement aux rats Cependant, les changements dans les membres antérieurs asymétrie sont variables et moins cohérente chez des souris après comparables ET-1 injections 4-6. Ici, nous démontrons une nouvelle analyse du comportement des membres antérieurs dans le test du cylindre – analyse du comportement de la patte-glisser. Nous avons précédemment montré que l'analyse de la patte-glisser est une mesure plus sensible de dommages à la patte antérieure du cortex sensori-motrice chez la souris que l'analyse classique des membres antérieurs d'asymétrie et est applicable à une grande variété de modèles de lésion corticales focales donc.
Examen de la façon dont les contacts des pattes avant la paroi du cylindre suivant la lésion ischémique dans le cortex sensori-motrice des membres antérieurs a révélé un nouveau comportement chez la souris – patte-glisser 4. A la patte-drag intervient lorsque la souris dresse sur ses pattes arrière pour explorer la paroi du cylindre puis fait glisser sa patte affectée (contre-lésionnelle) le long de la paroi du cylindre vers sa ligne médiane ou vers le bas tout en le mursa patte affectée fournit un soutien postural contre le mur. Paw-traîne se produisent rarement chez les souris indemnes donc l'apparition d'une patte-traînée est un indicateur positif de blessure à la patte antérieure du cortex sensori-4. Nous avons déjà quantifié le comportement de la patte-glisser à la souris après l'ET-1 dommage ischémique à la patte antérieure cortex sensorimoteur et avons montré un comportement de la patte-glisser soutenue chez les souris jusqu'à deux semaines post-AVC 4. Ici, nous montrons que le comportement de la patte-glisser est maintenue jusqu'à quatre semaines post-AVC. Analyse du comportement de la patte-glisser fournit un outil de nouvelle et sensible pour l'évaluation des dommages ischémique focal au cortex sensori-moteur du membre antérieur chez la souris. Sa mise en place peu coûteux, la facilité d'administration et la notation en font un outil simple, mais utile pour évaluer rapidement les déficits comportementaux membres antérieurs chez la souris.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les points clés pour établir le comportement lors de la quantification de la patte-glisser dans le test du cylindre sont les suivants: i) de quantifier le nombre de patte-traîne par rapport au total des touches de patte pour chaque patte avant une lésion cérébrale d'établir une base de référence; ii) de quantifier le nombre de patte-traîne par rapport aux touches totales de patte pour chaque patte suite à la lésion ischémique; et iii) la distinction entre une patte-glisser et le mouvement latéral de la…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions M. John Crowell et M. Terry Upshall pour leur expertise technique et d'assistance à la photographie et vidéographie. Ce travail a été financé par des subventions à JLV des Instituts canadiens de recherche en santé et la Société de recherche et de développement de Terre-Neuve et le cœur et la Fondation canadienne des maladies du Partenariat canadien pour la subvention d'exploitation de Stroke Catalyst Recovery. RBR a été récipiendaire d'une bourse de la Fondation des maladies du Graduate Keith Griffiths Memorial Coeur.
Materials
| Plexi-glass cylinder | N/A | N/A | 17.5cm high, 9.5cm outer diameter, 8.8cm inner diameter, wall thickness 0.35cm (or 3.5 mm) |
| viewing table | N/A | N/A | 54x56x66.5cm (width x length x height), top of table is a 51x51cm sheet of plexiglass. |
| mirror | N/A | N/A | 34x58cm mirror |
| video camera | Sony | DCR-SR42 | Video camera with onboard storage, SD functionality, 40x optical zoom |
| computer | Dell | Optiplex 760 | Processor: Intel, 3.0 GHz, Memory 4.00GB (RAM) |
| computer monitor | Samsung | S22C350H | |
| Excel (Microsoft Office Professional Plus) | Microsoft | v14.0.7106.5003 | |
| VLC Media Player | Video LAN | v2.1.2 | Media player with playback speed modulation and video support |
| External Hard Drive | Western Digital | WDBAAU0020HBK-01 | 2 TB |
References
- 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).
- Kolb, B., et al. Growth factor-stimulated generation of new cortical tissue and functional recovery after stroke damage to the motor cortex of rats. J Cereb Blood Flow Metab. 27 (5), 983-997 (2007).
- Windle, V., et al. An analysis of four different methods of producing focal cerebral ischemia with endothelin-1 in the rat. Exp Neurol. 201 (2), 324-334 (2006).
- Roome, R. B., et al. A reproducible Endothelin-1 model of forelimb motor cortex stroke in the mouse. J Neurosci Methods. 233, 34-44 (2014).
- Tennant, K. A., Jones, T. A. Sensorimotor behavioral effects of endothelin-1 induced small cortical infarcts in C57BL/6 mice. J Neurosci Methods. 181 (1), 18-26 (2009).
- Wang, Y., Jin, K., Greenberg, D. A. Neurogenesis associated with endothelin-induced cortical infarction in the mouse. Brain Res. 1167, 118-122 (2007).
- Baskin, Y. K., Dietrich, W. D., Green, E. J. Two effective behavioral tasks for evaluating sensorimotor dysfunction following traumatic brain injury in mice. J Neurosci Methods. 129 (1), 87-93 (2003).
- Li, X., et al. Chronic behavioral testing after focal ischemia in the mouse: functional recovery and the effects of gender. Exp Neurol. 187 (1), 94-104 (2004).
- Clarke, J., Ploughman, M., Corbett, D. A qualitative and quantitative analysis of skilled forelimb reaching impairment following intracerebral hemorrhage in rats. Brain Res. , 204-212 (2007).
- 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 (2-3), 219-228 (1991).
- Farr, T. D., Whishaw, I. Q. Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke. Stroke. 33 (7), 1869-1875 (2002).
- 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. (41), (2010).
- Clarkson, A. N., et al. AMPA receptor-induced local brain-derived neurotrophic factor signaling mediates motor recovery after stroke. J Neurosci. 31 (10), 3766-3775 (2011).
- Clarkson, A. N., Huang, B. S., Macisaac, S. E., Mody, I., Carmichael, S. T. Reducing excessive GABA-mediated tonic inhibition promotes functional recovery after stroke. Nature. 468 (7321), 305-309 (2010).
