Summary

Paw-slepen: a Novel, Gevoelig Analyse van de Muis Cilinder Test

Published: April 29, 2015
doi:

Summary

Klassieke voorpoot asymmetrie analyse van de cilinder test wordt routinematig gebruikt om behavioral tekorten in ratten na hersenletsel of een beroerte te beoordelen; echter niet consistent tekorten sporen bij muizen. Deze studie toont aan dat het kwantificeren van poot-slepen gedrag is een meer gevoelige analyse van hersenletsel bij muizen.

Abstract

De cilinder test wordt routinematig gebruikt om focale ischemische schade aan de voorpoot motorische cortex bij knaagdieren voorspellen. Wanneer geplaatst in de cilinder, knaagdieren onderzoeken door het fokken en het aanraken van de muren van de cilinder met hun voorpoot poten voor posturale steun. Naar aanleiding van ischemische schade aan de voorpoot sensomotorische cortex, ratten rekenen zwaarder op hun onaangetast voorpoot poot voor posturale steun resulteert in minder aanrakingen met hun aangedane poot die wordt genoemd voorpoot asymmetrie. In tegenstelling, focale ischemische schade in de hersenen van muizen niet te resulteren in vergelijkbare consistente tekorten in voorpoot asymmetrie. Terwijl voorpoot asymmetrie tekorten zelden worden waargenomen, doen muizen een roman gedrag na een beroerte genoemd "poot-slepen" te tonen. Paw-slepen is de neiging om een ​​muis te slepen haar aangedane poot langs de cilinderwand in plaats van direct te duwen off van de muur bij het demonteren van een achterste naar een vier-legged houding. We hebben eerder aangetoond datpoot-slepen gedrag is zeer gevoelig voor kleine corticale ischemische verwondingen aan de voorpoot motorische cortex. Hier bieden we een gedetailleerd protocol voor-poot slepen analyse. We definiëren wat een poot-drag is en demonstreren hoe-poot te slepen gedrag te kwantificeren. De cilinder test is een eenvoudige en goedkope test te beheren en vereist geen pre-training of voedsel ontbering strategieën. Bij het gebruik van-poot te slepen analyse met de cilinder test, het vult een niche voor het voorspellen van corticale ischemische verwondingen zoals photothrombosis en endotheline-1 (ET-1) geïnduceerde ischemie – twee modellen die worden steeds populairder en produceren van kleinere focale blessures dan midden cerebrale slagader occlusie. Tenslotte meet-poot te slepen gedrag in de cilinder test zal studies van functioneel herstel na corticale letsel met behulp van een grote cohort van transgene muizenstammen, waar vorige voorpoot asymmetrie analyse heeft nagelaten om consistente tekorten op te sporen mogelijk te maken.

Introduction

Het doel van de neurale regeneratie strategieën is om zowel weefselherstel en functioneel herstel te tonen. Functioneel herstel wordt gewoonlijk geëvalueerd gedragstesten die functionele gebreken gemeten, in dit geval met motorische vaardigheden die op schade aan de specifieke hersengebieden. Traumatisch hersenletsel of ischemische schade aan de sensorimotorische voorpoot gebied van de cortex kan worden aangetoond door een aantal gedragstesten. Een dergelijke test wordt de cilinderproef veelvuldig gebruikt in ratten functionele gebreken beoordelen voorpoot activiteit 1. De test heeft een lage set-up kosten waarvoor slechts een cilinder, camera en een tafel met een transparante top. Het is gemakkelijk om te dienen als het is gebaseerd op de natuurlijke verkennende gedrag van knaagdieren, dus pre-training en voeding ontbering of beloningen zijn niet nodig. Ondanks deze vele voordelen, wordt de cilinder-test onderbenut te voorpoot tekorten beoordelen in muizen na focale verwondingen aan de voorpoot sensorimotor cortex, die wij toeschrijven aan de analyse van muis volledig in de cilinder proef. Voorpoot asymmetrie is de klassieke maatstaf voor de analyse van de cilinder-test. Wanneer geplaatst in de cilinder, knaagdieren natuurlijk de muren van de cilinder te verkennen met het grootbrengen op hun achterpoten en het aanraken van de cilinderwanden met hun voorpoot poten voor posturale balans. Het aantal poot raakt de wand bij elke voorpoot gemakkelijk gekwantificeerd door filmen knaagdieren tijdens deze verkenning van de cilinder. Forelimb asymmetrie ontstaat wanneer de aangetaste poot voorpoot maakt minder raakt met de wand dan de gezonde voorpoot poot en illustreert schade aan de contralaterale sensorimotorische cortex. Bij ratten intra-corticale injecties van de vasoconstrictieve agens, Endotheline (ET-1), in de voorpoot sensorimotorische cortex veroorzaakt een focale ischemische laesie waardoor gedragsgebreken in de contralaterale voorpoot. Tekorten in contralaterale voorpoot gebruik gemakkelijk worden gedetecteerd als veranderingen in de forelimb asymmetrie in de cilinder-test bij ratten 1-3. In tegenstelling tot ratten Veranderingen in voorpoot asymmetrie zijn variabel en minder consistent bij muizen na vergelijkbare ET-1 injecties 4-6. Hier laten we zien een nieuwe analyse van de voorpoot gedrag in de cilinder-test – analyse van de poot te slepen gedrag. We hebben eerder aangetoond dat paw slepen analyse is een gevoeligere maat voor beschadiging van de voorpoot sensorimotorische cortex in muizen dan de klassieke voorpoot asymmetrie analyse en derhalve is toepasbaar op verschillende focale corticale letsel modellen.

Onderzoek van hoe de voorpoot contact met de cilinder wand volgende ischemische schade aan de voorpoot sensomotorische cortex bleek een roman gedrag in muizen – poot-slepen 4. Een poot-drag optreedt wanneer een muis staat op zijn achterste benen om de cilinderwand verkennen vervolgens sleept zijn getroffen (contra-letsels) poot langs de cilinderwand naar zijn middellijn of de muur, terwijlhaar onaangetast forepaw biedt posturale steun tegen de muur. Paw-sleept zelden in uninjured muizen dan ook het uiterlijk van een poot-drag is een positieve indicator van de schade aan de voorpoot sensomotorische cortex 4. We hebben eerder gekwantificeerd-paw slepen gedrag bij muizen na ET-1 ischemische schade aan de voorpoot sensorimotorische cortex en hebben aangetoond langdurige paw slepen gedrag in muizen tot twee weken na een beroerte 4. Hier laten we zien dat-poot te slepen gedrag wordt volgehouden tot vier weken na een beroerte. Analyse van-poot te slepen gedrag biedt een nieuwe en gevoelig instrument voor de beoordeling focale ischemische schade aan de voorpoot sensomotorische cortex bij muizen. Zijn goedkope set-up, gemak van toediening en scoren maken dit een eenvoudige, maar toch nuttig instrument om voorpoot behavioral tekorten snel evalueren in muizen.

Protocol

Ethics statement: Alle experimenten werden goedgekeurd door Memorial Universiteit van Animal Care Ethische Commissie van Newfoundland's volgens de richtlijnen van de Canadese Raad van Animal Care. 1. Muizen Gebruik volwassen muizen. In deze studie werden volwassen mannelijke FVBN muizen (n = 10) tussen 2-4 maanden gebruikt. Huis muizen op een 12:12 hr omgekeerde licht-donker cyclus en bieden standaard knaagdieren chow en water ad libitum. 2. Materialen Ver…

Representative Results

We hebben eerder aangetoond dat-poot te slepen gedrag verschijnt na een focale ischemische schade aan de voorpoot sensomotorische cortex en is een positieve indicator van schade 4. Intra-corticale injecties van ET-1 in de voorpoot sensorimotorische cortex werden gebruikt om een ischemisch letsel (figuur 8A, B) induceren. Deze studie onderzocht of-poot te slepen gedrag verlengd voor langer dan 14 dagen na het letsel voor zijn potentieel gebruik om functioneel herstel te evalueren. Muizen werde…

Discussion

De belangrijkste punten om vast te stellen wanneer het kwantificeren-poot te slepen gedrag in de cilinder-test zijn de volgende: i) het kwantificeren van het aantal poot-sleept versus totale poot accenten voor elke poot vóór hersenletsel naar een basislijn vast te stellen; ii) kwantificeren van het aantal poot-sleept versus totale poot accenten voor elke poot na de ischemische verwonding; en iii) onderscheid te maken tussen een poot-slepen en de zijwaartse beweging van de poot langs de cilinderwand tijdens laterale ro…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We danken de heer John Crowell en de heer Terry Upshall om hun technische expertise en ondersteuning bij de fotografie en videografie. Dit werk werd ondersteund door exploitatiesubsidies voor JLV van de Canadese Institutes of Health Research en de Research en Development Corporation van Newfoundland en een Hart & Stroke Foundation van Canada Canadese Partnership for Stroke Recovery Catalyst subsidie. RBR was een ontvanger van een Keith Griffiths Memorial Heart & Stroke Foundation Graduate Scholarship.

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

Referências

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Wang, Y., Jin, K., Greenberg, D. A. Neurogenesis associated with endothelin-induced cortical infarction in the mouse. Brain Res. 1167, 118-122 (2007).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
check_url/pt/52701?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test. J. Vis. Exp. (98), e52701, doi:10.3791/52701 (2015).

View Video