Summary

Tafsa-dra: en roman, känslig analys av mus Cylinder Test

Published: April 29, 2015
doi:

Summary

Klassisk frambens asymmetri analys av cylinder testet rutinmässigt används för att bedöma beteendestörningar hos råttor efter hjärnskada eller stroke; men misslyckas att upptäcka konsekvent underskott i möss. Denna studie visar att kvantifiera tass-släp beteende är en känsligare analys av hjärnskada hos möss.

Abstract

Cylindern testet rutinmässigt används för att förutsäga fokal ischemisk skada forelimb motor cortex hos gnagare. När den placeras i cylindern, gnagare utforska med uppfödning och vidrör väggarna i cylindern med sina forelimb tassar för postural stöd. Efter ischemisk skada forelimb sensorimotor cortex, råttor förlita sig mer tungt på deras opåverkade forelimb tass för postural stöd resulterar i färre handen med sin påverkade tassen som kallas frambens asymmetri. Däremot fokal ischemisk skada i mushjärna inte resultera i jämförbara konsekvent underskott i forelimb asymmetri. Medan frambens asymmetri underskott sällan observeras, inte möss visar en ny beteende efter stroke kallas "tass-släp". Paw-släp är tendensen för en mus för att dra sitt påverkade tassen längs cylinderväggen snarare än direkt skjuta ifrån från väggen när demontering från en bakre till en fyrbent hållning. Vi har tidigare visat atttass-dra beteende är mycket känslig för små kortikala ischemiska skador på forelimb motoriska cortex. Här ger vi ett detaljerat protokoll för tass-dra analys. Vi definierar vad en tass-dra är och visa hur man kvantifiera tass-dra beteende. Cylindern testet är ett enkelt och billigt test för att administrera och inte kräver förberedande utbildning eller livsmedels utsatthet strategier. Vid användning av tass-dra analys med cylinderprovningen, fyller en nisch för att förutsäga kortikala ischemiska skador såsom photothrombosis och endotelin-1 (ET-1) inducerad ischemi – två modeller som ständigt ökar i popularitet och producerar mindre brännskador än arteria cerebri media ocklusion. Slutligen kommer mäta tass-dra beteende i cylindertestet tillåta studier av funktionell återhämtning efter kortikal skada med en bred kohort av transgena musstammar där tidigare frambens asymmetri analys har misslyckats med att upptäcka konsekvent underskott.

Introduction

Målet med neurala föryngringsstrategier är att visa både vävnad reparera och funktionell återhämtning. Funktionell återhämtning typiskt utvärderas med beteendetester som mäter funktionella brister, i detta fall med motorik som är förknippade med skador på specifika delar av hjärnan. Traumatisk hjärnskada eller ischemisk skada på sensorimotor forelimb området av hjärnbarken kan påvisas genom ett antal beteendetester. Ett sådant test är cylinder testet används flitigt i råttor för att bedöma funktionella brister i frambensaktivitet 1. Testet har en låg set-up kostnad som endast kräver en cylinder, kamera och bord med en transparent topp. Det är lätt att administrera eftersom den är baserad på den naturliga undersökande beteende hos gnagare, så pre-utbildning och brist på mat eller belöningar behövs inte. Trots dessa många fördelar, är cylindertestet underutnyttjade att bedöma forelimb underskott i möss efter brännskador till forelimb sensorimotor cortex, som vi tillskriver den analys av mus beteende i cylindertest. Forelimb asymmetri är den klassiska måttet på analys för cylindertest. När den placeras i cylindern, gnagare utforska naturligtvis väggarna i cylindern genom uppfödning på sina bakben och vidrör cylinderväggarna med sina forelimb tassar för postural balans. Antalet tass handen med väggen med varje forelimb lätt kvantifieras genom att filma gnagare under denna utforskning av cylindern. Forelimb asymmetri uppstår när påverkade frambens tassen gör färre handen med väggen än den opåverkade frambens tassen och är en indikation på skador på det kontra sensorimotorisk kortex. Hos råttor, intra-kortikala injektioner av kärlsammandragande medel, Endotelin (ET-1), i forelimb sensorimotor cortex orsakar en fokal ischemisk skada, vilket resulterar i beteendestörningar i den kontralaterala forelimb. Brister i kontra forelimb användning lätt detekteras som förändringar i forelimb asymmetri i cylinder-testet på råttor 1-3. I motsats till råttor dock förändringar i forelimb asymmetri är rörlig och mindre konsekventa i möss efter jämförbara ET-1 injektioner 4-6. Här visar vi en ny analys av forelimb beteende i cylindertestet – analys av tass-dra beteende. Vi har tidigare visat att tass-drar analys är ett mer känsligt mått på skada på forelimb sensorimotor kortex i möss än den klassiska frambens asymmetri analys och därför kan tillämpas på en mängd olika fokala kortikala skademodeller.

Undersökning av hur framtassarna i kontakt med cylinderväggen efter ischemisk skada forelimb sensorimotor cortex avslöjade en ny beteende hos möss – tass-dra 4. En tass-dra inträffar när en mus står på bakbenen för att utforska cylinderväggen då drar dess påverkade (kontra lesional) tass längs cylinderväggen mot dess mittlinje eller nedåt väggen medandess opåverkade tassarna ger postural stöd mot väggen. Paw-laddar sällan förekommer i oskadade möss därför utseendet på en tass-dra är en positiv indikator för skador på forelimb sensorimotor cortex 4. Vi har tidigare kvantifierats tass-dra beteende hos möss efter ET-1 ischemisk skada forelimb sensorimotor cortex och har visat ihållande tass-dra beteende hos möss upp till två veckor efter stroke 4. Här visar vi att tass-dra beteende upprätthålls upp till fyra veckor efter stroke. Analys av tass-dra beteende ger en ny och känslig verktyg för att bedöma fokal ischemisk skada forelimb sensorimotor cortex hos möss. Dess billiga set-up, enkel administration och scoring gör detta till en enkel, men ändå användbart verktyg för att snabbt bedöma forelimb beteendestörningar hos möss.

Protocol

Etik uttalande: Alla experiment har godkänts av Memorial University of Newfoundland Animal Care etikkommitté enligt riktlinjerna i den kanadensiska rådet om Animal Care. 1. Möss Använd vuxna möss. I denna studie var vuxna manliga FVBN möss (n = 10) mellan 2-4 månader användes. House möss på en 12:12 h omvänd ljus-mörker cykel och ge standard gnagarfoder och vatten efter behag. 2. Material som krävs för cylindern Test Skaffa ett bord…

Representative Results

Vi har tidigare visat att tass-dra beteende visas efter en fokal ischemisk skada forelimb sensorimotor cortex och är en positiv indikator på skada 4. Intra-kortikala injektioner av ET-1 i forelimb sensorimotor cortex användes för att framkalla en ischemisk skada (Figur 8A, B). Denna studie undersökte huruvida tass-dra beteende förlängas längre än 14 dagar efter skada för dess potentiella användning för att bedöma funktionell återhämtning. Möss testades i cylinder test på dag …

Discussion

De viktigaste punkterna för att fastställa när kvantifiera tass-dra beteende i cylinder testet är följande: i) kvantifiera antalet tass-drar kontra totala tass handen för varje tass före hjärnskada att etablera en baslinje; ii) kvantifiera antalet tass-laggar kontra totala tass handen för varje tass efter ischemisk skada; och iii) skilja mellan en tass-dra och den laterala rörelsen hos tassen längs cylinderväggen under sidovridning av musen torso.

Paw-släp är en ny beteende som…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi tackar John Crowell och Mr Terry Upshall för sin tekniska expertis och hjälp med fotografering och filmning. Detta arbete stöddes av verksamhetsbidrag till JLV från den kanadensiska Institutes of Health Research och forskning och utveckling AB i Newfoundland och en hjärta & Stroke Foundation of Canada Canadian Partnerskap för stroke Recovery Catalyst bidrag. RBR var mottagare av en Keith Griffiths Memorial hjärta & 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