बेहतर चूहा प्रशिक्षण प्रदर्शन के लिए एक अभिनव चल पहिया-आधारित तंत्र
Summary
यह अध्ययन चूहों में एक प्रभावी व्यायाम गतिविधि यों के लिए एक अभिनव चल पहिया आधारित पशु गतिशीलता प्रणाली प्रस्तुत करता है। एक चूहे के अनुकूल testbed बनाया गया है, एक पूर्वनिर्धारित अनुकूली गति वक्र का उपयोग कर, और प्रभावी व्यायाम दर और रोधगलितांश मात्रा के बीच एक उच्च सहसंबंध स्ट्रोक की रोकथाम के प्रयोगों के लिए प्रोटोकॉल के संभावित पता चलता है।
Abstract
इस अध्ययन में, एक जानवर गतिशीलता प्रणाली, एक स्थिति चल पहिया (PRW) के साथ सुसज्जित प्रस्तुत करता है एक तरह से चूहों में स्ट्रोक के प्रभाव की गंभीरता को कम करने के लिए एक व्यायाम गतिविधि की प्रभावकारिता यों के रूप में। इस प्रणाली को इस तरह treadmills और मोटर चल पहियों (MRWs) के रूप में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रणालियों की तुलना में अधिक प्रभावी पशु व्यायाम प्रशिक्षण प्रदान करता है। एक MRW के विपरीत है कि केवल नीचे गति को प्राप्त कर सकते हैं में 20 मीटर / मिनट, चूहों 30 मीटर का एक स्थिर गति से चलाने के लिए अनुमति दी जाती है / मिनट के साथ एक 15 सेमी चौड़ा एक्रिलिक पहिया द्वारा समर्थित एक अधिक विस्तृत और उच्च घनत्व रबर रनिंग ट्रैक पर इस काम में 55 सेमी की एक व्यास। एक पूर्वनिर्धारित अनुकूली गति वक्र का प्रयोग, प्रणाली न केवल ऑपरेटर त्रुटि कम कर देता है, लेकिन यह भी जब तक एक निर्धारित तीव्रता तक पहुँच जाता है लगातार चलाने के लिए चूहों गाड़ियों। एक तरह से व्यायाम प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए के रूप में, एक चूहे की वास्तविक समय स्थिति अवरक्त सेंसर चल पहिया पर तैनात के चार जोड़े ने पता लगाया है। एक बार एकअनुकूली गति वक्र, एक microcontroller का उपयोग शुरू की है अवरक्त सेंसर द्वारा प्राप्त डेटा स्वचालित रूप से दर्ज की गई और एक कंप्यूटर में विश्लेषण कर रहे हैं। तुलना प्रयोजनों के लिए, 3 सप्ताह के प्रशिक्षण के लिए एक ट्रेडमिल, एक MRW और एक PRW का उपयोग कर चूहों पर आयोजित किया जाता है। शल्य चिकित्सा द्वारा मध्य मस्तिष्क धमनी रोड़ा (MCAO) उत्प्रेरण के बाद, संशोधित न्यूरोलॉजिकल गंभीरता स्कोर (mNSS) और एक झुका विमान परीक्षण चूहों को न्यूरोलॉजिकल नुकसान का आकलन करने के लिए आयोजित की गई। PRW प्रयोगात्मक ऐसे पशु गतिशीलता प्रणालियों के बीच सबसे प्रभावी रूप में मान्य है। इसके अलावा, एक अभ्यास के प्रभाव को मापने, चूहे स्थिति के विश्लेषण के आधार पर पता चला प्रभावी व्यायाम और रोधगलितांश मात्रा के बीच एक उच्च नकारात्मक सहसंबंध है कि वहाँ है, और मस्तिष्क क्षति में कमी प्रयोगों के किसी भी प्रकार में एक चूहे प्रशिक्षण यों को नियोजित किया जा सकता है।
Introduction
स्ट्रोक, विश्व स्तर पर देशों के लिए एक वित्तीय बोझ के रूप में लगातार मौजूद अनगिनत रोगियों को शारीरिक और मानसिक रूप से विकलांग 1, 2 को छोड़कर। नैदानिक सबूत नहीं है कि नियमित रूप से व्यायाम तंत्रिका उत्थान में सुधार लाने और तंत्रिका कनेक्शन 3, 4 को मजबूत कर सकता है, और यह भी दिखाया गया है कि व्यायाम इस्कीमिक स्ट्रोक 5 पीड़ित होने का खतरा कम हो सकता है। 8 – या तो एक ट्रेडमिल या चूहों जैसे एक व्यायाम प्रशिक्षण प्रणाली, मूषक, के रूप में चल रहे एक पहिया के साथ, नैदानिक प्रयोगों 6 के एक विशाल बहुमत में अभ्यास के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए मनुष्य के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में सेवा करते हैं। एक प्रशिक्षण प्रणाली सामान्य रूप से समय की एक निश्चित अवधि, जिसके दौरान एक चूहे एक निश्चित गति से चलाता है के लिए एक चूहे प्रशिक्षण शामिल है। 8 – इसलिए, प्रशिक्षण तीव्रता आम तौर पर व्यायाम की गति और अवधि 6 के अनुसार गणना की है। एक ही दृष्टिकोण को लागू किया जाता हैneurophysiological संरक्षण के लिए आवश्यक व्यायाम की राशि का अनुमान है। 11 – हालांकि, प्रयोगात्मक अभ्यास कभी कभी अप्रभावी हो सकता है, जैसे कि जब एक चूहे stumbles, गिरता है, या रेल पकड़ लेता है एक बार वे चल पहिया गति 9 के साथ पकड़ने में असमर्थ हैं के रूप में पाए जाते हैं। कहने की जरूरत नहीं, अप्रभावी व्यायाम की घटनाओं में काफी व्यायाम लाभ कम। हालांकि वहाँ कोई किसी भी सार्वभौमिक रूप से स्वीकार दृष्टिकोण है मस्तिष्क क्षति को कम करने के लिए प्रभावी व्यायाम यों तो वर्तमान में, प्रभावी व्यायाम का स्तर अभी भी नैदानिक शोधकर्ताओं neurophysiology के अनुशासन में व्यायाम के लाभ को वर्णन करने के लिए एक उद्देश्य मूल्यांकन के रूप में खड़ा है।
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध जानवर गतिशीलता आज के मस्तिष्क क्षति में कमी 12 प्रयोगों में इस्तेमाल सिस्टम पर सीमाओं की एक संख्या मौजूद हैं। एक ट्रेडमिल मामले में, चूहों जबरदस्त मनोवैज्ञानिक उत्प्रेरण बिजली के झटके के माध्यम से चलाने के लिए मजबूर कर रहे हैं,जानवरों पर तनाव और अंतिम टेस्ट मैच में neurophysiological जिससे हस्तक्षेप परिणाम 8, 13, 14। रनिंग पहियों दो प्रकार, अर्थात् स्वैच्छिक और मजबूर में वर्गीकृत किया जा सकता है। स्वैच्छिक चल पहियों, 'चूहों शारीरिक लक्षण और क्षमताओं 15 में मतभेद के कारण अत्यधिक परिवर्तनशीलता बनाने, जबकि मोटर चालित चल पहियों (MRWs) पहिया बारी करने के लिए, चलाने के लिए चूहों के लिए मजबूर कर एक मोटर रोजगार चूहों स्वाभाविक रूप से चलाने के लिए अनुमति देते हैं। यह भी मजबूर प्रशिक्षण का एक रूप होने के बावजूद, MRWs treadmills 13, 16, 17 से चूहों पर कम मानसिक तनाव लगाता है। हालांकि, MRWs का उपयोग कर प्रयोगों को सूचित किया है चूहों कभी कभी पहिया पटरी पर रेल हथियाने और 20 मीटर / मिनट 9 से अधिक गति में चलाने के लिए मना करके व्यायाम में व्यवधान डाला है। इन उदाहरणों से पता चलता है कि जानवरों की गतिशीलता वर्तमान में उपलब्ध सिस्टम एक अंतर्निहित नुकसान यह है कि व्यायाम प्रभावी रोकता है। के लियेउद्देश्य चूहे प्रशिक्षण प्रयोजनों के लिए, एक अत्यंत प्रभावी प्रशिक्षण प्रणाली के विकास पर कम हस्तक्षेप के साथ इसलिए neurophysiological व्यायाम प्रयोगों के लिए एक जरूरी मुद्दे के रूप में देखा जाता है।
इस अध्ययन स्ट्रोक 11 के प्रभाव की गंभीरता को कम करने पर प्रयोगों के लिए एक अत्यधिक प्रभावी चल पहिया प्रणाली प्रस्तुत करता है। एक प्रशिक्षण की प्रक्रिया के दौरान हस्तक्षेप कारकों की संख्या कम करने के अलावा, इस प्रणाली के एक चूहे अवरक्त सेंसर पहिया में एम्बेडेड है, जिससे प्रभावी व्यायाम गतिविधि का एक और अधिक विश्वसनीय अनुमान को प्राप्त करने का उपयोग कर के चल स्थिति का पता लगाता है। मानसिक तनाव पारंपरिक treadmills और MRWs दोनों में लगातार व्यायाम रुकावट द्वारा लगाए गए जिसके परिणामस्वरूप व्यायाम अनुमान की निष्पक्षता तिरछा। एक स्थिति चल पहिया (PRW) इस अध्ययन में प्रस्तुत प्रणाली अवांछित हस्तक्षेप को कम करने की कोशिश में विकसित की है, जबकि प्रभावी exe बढ़ाता के लिए एक विश्वसनीय प्रशिक्षण मॉडल उपलब्ध करानेrcise।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल पशुओं में स्ट्रोक के प्रभाव की गंभीरता को कम करने के लिए एक अत्यधिक प्रभावी चल पहिया प्रणाली का वर्णन है। एक चूहे के अनुकूल testbed के रूप में, इस मंच इस तरह है कि एक स्थिर गति से चल रहा एक पूर्व न?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Dr. Jhi-Joung Wang, who is the Vice Superintendent of Education at Chi-Mei Medical Center, and Dr. Chih-Chan Lin from the Laboratory Animal Center, Department of Medical Research, Chi-Mei Medical Center, 901 Zhonghua, Yongkang Dist., Tainan City 701, Taiwan, for providing the shooting venue. They would also like to thank Miss Ling-Yu Tang and Mr. Chung-Ham Wang from the Department of Medical Research, Chi-Mei Medical Center, Tainan, Taiwan, for their valuable assistance in demonstrating the prototype system in real experiments with rats. The author gratefully acknowledges the support provided for this study by the Ministry of Science and Technology (MOST 104- 2218-E-167-001-) of Taiwan.
Materials
| Brushless DC motor | Oriental Motor | BLEM512-GFS | |
| Motor driver | Oriental Motor | BLED12A | |
| Motor reducer | Oriental Motor | GFS5G20 | |
| Speedometer | Oriental Motor | OPX-2A | |
| Treadmill | Columbus Instruments | Exer-6M | |
| Infrared transmitter | Seeed Studio | TSAL6200 | |
| Infrared Receiver | Seeed Studio | TSOP382 | |
| Microcontroller | Silicon Labs | C8051F330 | |
| CCD camera | Canon Inc. | EOS 450D | |
| Image processing software | Adobe Systems Incorporated | ADOBE Photoshop CS5 12.0 | |
| Image analysis | Media Cybernetics | Pro Plus 4.50.29 | |
| Sodium pentobarbital | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA P-3761 | |
| Ketamine | Pfizer (Kent, UK) | 1867-66-9 | |
| Atropine | Taiwan Biotech Co., Ltd. (Taoyuan, Taiwan) | A03BA01 | |
| Xylazine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | SIGMA X1126 | |
| Buprenorphine | Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, USA) | B9275 | |
| Anesthesia | Sigma Chemical |
Referências
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