Summary

संशोधित टी का उपयोग-भूलभुलैया हृदय की गिरफ्तारी के बाद कार्यात्मक स्मृति परिणामों का आकलन करने के लिए

Published: January 05, 2018
doi:

Summary

इस प्रोटोकॉल एक संशोधित टी के उपयोग-भूलभुलैया श्वासावरोध कार्डियक गिरफ्तारी-प्रेरित सेरेब्रल ischemia में कार्यात्मक अधिगम/स्मृति का मूल्यांकन करने के लिए वर्णन करता है ।

Abstract

पृष्ठभूमि: एक वैश्विक मस्तिष्क ischemia (यानी कार्डिएक गिरफ्तारी) मॉडल में संज्ञानात्मक हानि उदारवादी के लिए हल्के मूल्यांकन सर्जरी के बाद गरीब गतिवान के कारण मुश्किल हो सकता है । उदाहरण के लिए, चूहों जो शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं से गुजरना और मॉरिस पानी भूलभुलैया के अधीन कर रहे है तैरने में सक्षम नहीं हो सकता है, इस प्रकार प्रयोग शूंय ।

नई विधि: हम एक संशोधित व्यवहार सहज बारी टी भूलभुलैया परीक्षण की स्थापना की । संशोधित टी भूलभुलैया प्रोटोकॉल का प्रमुख लाभ अपने अपेक्षाकृत सरल डिजाइन है कि काफी शक्तिशाली के लिए कार्यात्मक शिक्षा का आकलन/ इसके अतिरिक्त, डेटा विश्लेषण सरल और सीधा है । हम टी-भूलभुलैया का इस्तेमाल करने के लिए ‘ चूहों सीखने/स्मृति दोनों की उपस्थिति या हल्के से मध्यम (6 मिनट) asphyxial कार्डिएक गिरफ्तारी (ऐका) की अनुपस्थिति में घाटे का निर्धारण । चूहों की खोज के लिए एक प्राकृतिक प्रवृत्ति है और टी भूलभुलैया में वैकल्पिक हथियारों का पता लगाने जाएगा, जबकि हिप्पोकैम्पस-घावों चूहों को एक पक्ष वरीयता कम सहज बारी अनुपात में जिसके परिणामस्वरूप अपनाने के लिए करते हैं, हिप्पोकैम्पस से संबंधित खुलासा की उपस्थिति या अनुपस्थिति में कार्यात्मक अधिगम/

परिणाम: ऐका समूहों को उच्च पक्ष वरीयता अनुपात और कम बारी के रूप में नियंत्रण की तुलना में है ।

मौजूदा विधि (ओं) के साथ तुलना: मॉरिस पानी और बार्ंस भूलभुलैया सीखने/स्मृति समारोह के आकलन के लिए और अधिक प्रमुख हैं । हालांकि, मॉरिस पानी भूलभुलैया अंय भूलभुलैया की तुलना में अधिक तनावपूर्ण है । बार्ंस भूलभुलैया व्यापक रूप से संदर्भ (दीर्घकालिक) स्मृति को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है, जबकि ऐका प्रेरित neurocognitive घाटे और अधिक बारीकी से काम करने के लिए संबंधित है (अल्पकालिक) स्मृति ।

निष्कर्ष: हम चित्रित काम करने के लिए एक सरल, अभी तक प्रभावी रणनीति विकसित की है (अल्पकालिक) टी के माध्यम से स्मृति हमारे वैश्विक सेरेब्रल ischemia मॉडल में भूलभुलैया (ऐका) ।

Introduction

अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन (२०१७), कार्डियक गिरफ्तारी (सीए) के अनुसार-प्रेरित मृत्यु दर हर चार मिनट होती है, और संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रति वर्ष ४००,००० से अधिक लोगों को प्रभावित करता है1. यह अच्छी तरह से प्रलेखित है कि सीए अपर्याप्त रक्त छिड़काव2,3,4का एक परिणाम के रूप में न्यूरॉन मस्तिष्क चोट पैदा कर सकता है । सीए-प्रेरित मस्तिष्क चोट के ischemia में होता है-संवेदनशील CA1 क्षेत्र हिप्पोकैंपस5,6,7, ंयूरॉंस कि सीखने और स्मृति के लिए महत्वपूर्ण है प्रभावित8,9, 10,11,12. इसके अलावा, वृक्ष रीढ़ घनत्व की हानि, हिप्पोकैंपस (यानी CA1 न्यूरॉन्स) में कोरोनरी परिस्थितियों के तहत, स्थानिक स्मृति हानि13,14,15में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । सीए के बाद इन रोग परिवर्तन के कारण, जैसे व्यवहार विकारों: चिंता, अवसाद, बाद दर्दनाक तनाव विकार, और स्मृति हानि अधिक प्रचलित हैं । हालांकि चिकित्सा प्रौद्योगिकी (यानी कुशल एम्बूलेंस सेवा) में अग्रिम दिया गया है कि सुधार सीए जीवित रहने की दर के साथ सहसंबंधी बनाना, न्यूरोप्रोटेक्टिव उपचार के अधिकांश (हाइपोथर्मिया के लिए छोड़कर) के सीए 16 के बाद कार्यात्मक परिणाम में सुधार करने के लिए असफल ,17. सीए बचे आम तौर पर जीवन का एक गरीब गुणवत्ता है, और वृद्धिशील चिकित्सा खर्च16के साथ बोझ हैं ।

व्यवहार के परीक्षणों के माध्यम से मस्तिष्क ischemia के लिए संज्ञानात्मक स्थिति आकलन दोनों दवा प्रभावकारिता का निर्धारण और अंततः एक सफल नैदानिक परीक्षण विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं । 1940 के दशक में, एडवर्ड तोलमन पहले व्यवहार परीक्षण डिजाइन हिप्पोकैंपस-स्थानिक स्मृति18आधारित अध्ययन । इसके बाद, अलग भूलभुलैया (यानी मॉरिस पानी भूलभुलैया, रेडियल भूलभुलैया, टी-या वाई भूलभुलैया, और बार्ंस भूलभुलैया) हिप्पोकैम्पस-आधारित स्थानिक सीखने और चूहों में स्मृति का मूल्यांकन करने के लिए विकसित किए गए थे19,20,21,22 ,23. अधिक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया व्यवहार परीक्षण में से एक मॉरिस पानी भूलभुलैया, जो स्थानिक सीखने और चूहे मॉडल24में स्मृति की जांच है । हालांकि, मॉरिस पानी भूलभुलैया चूहे तैरना और पूर्ण मोटर समारोह और नियंत्रण लागू करने की आवश्यकता है । ischemia प्रयोगों के लिए ऐसे asphyxial कार्डिएक गिरफ्तारी (ऐका, CA के एक चूहे मॉडल) मॉडल, ऊरु धमनी के cannulation के लिए महत्वपूर्ण रक्तचाप, रक्त गैसों और विभिंन दवाओं का परिचय प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं । के बाद से ऊरु धमनी/नस cannulation पैर गतिशीलता है चूहे को ठीक से तैरने की क्षमता प्रतिपादन बाधित कर सकते हैं, मॉरिस पानी भूलभुलैया सबसे उपयुक्त ऐका के तहत संज्ञानात्मक विकलांगता का परीक्षण नहीं हो सकता है ।

बार्ंस भूलभुलैया अन्य व्यापक रूप से इस्तेमाल किया व्यवहार परीक्षण के लिए स्थानिक सीखने और कुतर मॉडल में स्मृति की जांच है । बार्ंस भूलभुलैया पूर्ण मोटर समारोह और नियंत्रण के श्रम की आवश्यकता नहीं है, और इस प्रकार मॉरिस पानी भूलभुलैया से भी कम तनावपूर्ण । अतीत में, हम बार्ंस भूलभुलैया का उपयोग करने के लिए यदि कार्यात्मक अधिगम/स्मृति मतभेद नियंत्रण या शम बनाम ऐका-प्रेरित चूहों के बीच हो निर्धारित प्रयोगों का प्रदर्शन किया । बार्ंस भूलभुलैया के लिए प्राप्त डेटा का समाधान नहीं था संज्ञानात्मक हानि का परीक्षण करने के लिए हल्के निंनलिखित तथ्य यह है कि बार्ंस भूलभुलैया व्यापक रूप से संदर्भ उपाय (दीर्घकालिक) स्मृति25,26की वजह से ऐका, जबकि ऐका-प्रेरित neurocognitive घाटे और अधिक बारीकी से काम करने के लिए संबंधित (अल्पकालिक) स्मृति27,28,29,30 सुझाव है कि बार्ंस भूलभुलैया कम स्मृति समारोह का आकलन करने के लिए व्यवहार्य है हमारे ऐका मॉडल.

हम इस प्रकार एक संशोधित टी विकसित-भूलभुलैया सहज बारी परीक्षण का उपयोग करने के लिए काम का मूल्यांकन (अल्पकालिक) के बाद स्मृति ऐका । संशोधित टी-भूलभुलैया सहज अदल-बदल है परीक्षण के प्रमुख लाभ है अपनी सादगी और चूहों पर ंयूनतम तनाव तथ्य यह है कि संशोधित टी भूलभुलैया पूर्व पशु प्रशिक्षण की आवश्यकता नहीं है के कारण के रूप में अंय व्यवहार परीक्षणों की तुलना में, साथ ही भारी गणना विश्लेषण या उप दिनचर्या (यानी चूहे की वीडियो इमेजिंग) के रूप में मॉरिस पानी भूलभुलैया और बार्ंस भूलभुलैया द्वारा अपेक्षित । यहाँ हम बताते हैं कि संशोधित टी-भूलभुलैया सहज अदल-बदल परीक्षण एक सरल और अभी तक अत्यधिक कुशल व्यवहार परीक्षण प्रतिमान है कि पर्याप्त संकल्प की पेशकश करने के लिए सही का पता लगाने और रोगों में हिप्पोकैम्पस समारोह का मूल्यांकन कर सकते है कि अल्पकालिक स्मृति हानि का कारण (अर्थात ऐका).

Protocol

सभी प्रायोगिक प्रक्रियाओं को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के दिशानिर्देशों के अनुसार आयोजित किया गया और संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित (LSU स्वास्थ्य विज्ञान केंद्र-Shreveport) पुरुष Sprague …

Representative Results

ऐका (वैश्विक सेरेब्रल ischemia) मुख्य रूप से काम करने का कारण बनता है (अल्पकालिक) स्मृति घाटे28,29। के लिए सीखने और स्मृति के समारोह का आकलन के बाद ऐका, हम संशोधित सहज प्रत्यावर?…

Discussion

संशोधन वर्तमान अध्ययन में Deacon और Rawlins ‘ प्रोटोकॉल31की तुलना में किए गए थे । टी-भूलभुलैया बनाने के लिए 3डी प्रिंटर का इस्तेमाल किया गया । 3d मुद्रण वाणिज्यिक टी भूलभुलैया के लिए सस्ती और लागत प्रभावी ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह काम स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों द्वारा समर्थित किया गया था/मस्तिष्क संबंधी विकार और स्ट्रोक अनुदान के राष्ट्रीय संस्थान 1R01NS096225-01A1, अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन पलाश आहा-13SDG1395001413, आहा-17GRNT33660336, आहा-17POST33660174, द लुइसियाना राज्य सहायता अनुसंधान परिषद में विश्वविद्यालय अनुदान, मैल्कम Feist हृदय अनुसंधान फैलोशिप, और एवलिन एफ McKnight मस्तिष्क संस्थान ।

Materials

3D Printer MakerBot Replicator Fifth generation
3D Printer Filament Hatchbox PLA, 1.75 mm filament diameter
200 Proof Pure Ethanol Koptec V1005SG
Sani-Chips PJ Murphy-Forest Products Size: 8 to 20 mesh; 2.2 cubic foot/package; autoclavable bags
Rat Charles River Laboratories Sprague-Dawley
Vecuronium bromide Sun Pharmaceutical 47335-931-40 10 mg
Epinephrine Par Pharmaceutical 42023-103-01 Adrenalin Chloride Solution 1 mg/mL, 1:1000
Buprenorphine Hydrochloride Injection Pfizer 00409-2012-32 0.3mg/mL
SketchUp Trimble Inc. 3D modeling software
VentElite Small Animal Ventilator Harvard Apparatus 55-7040 Animals raging in size from mouse to guinea pig (10g to 1kg)
PowerLab 8/35 Adinstruments PL3508 8 analog input channels – 4 of which can be used in differential mode.
Bio Amps Adinstruments FE132 The Bio Amp is a galvanically isolated, high-performance differential bio amplifier optimized for the measurement of a wide variety of biological signals such as ECG, EMG and EEG recordings.
Quad Bridge Amp Adinstruments FE224 A four-channel, non-isolated bridge amplifier designed to allow the PowerLab to connect to most DC bridge transducers.
LabChart 8 Adinstruments
ABL80 FLEX CO-OX blood gas analyzer Radiometer pH / p CO2 / p O2
SURFLO Teflon I.V. Catheter Terumo sc-361556 Only use the flexible thin wall catheter (49-mm long)
Pipet/Infusion Needle Hamilton 7748-03 17-gauge; 93-mm long; 10-degree angle
Classic T3 Vaporizer SurgiVet VCT302 Classic T3 Isoflurane Funnel Fill
ENVIRO-PURE Charcoal Canister SurgiVet 32373B10 Designed to absorb waste anesthetic gas
O2 single flowmeter SurgiVet 32375B1 0-1000 mL
N2O Flowmeter VetEquip 401721 0-4LPM
Clay Adams Intramedic Luer-Stub Adapter (Sterile) Becton Dickinson 427565 23 gauge
Micro Forceps Black and Black surgical B3FRC-18 RM-8 7 1/4" (18 cm), 8mm RH, counterweight w/ guide pin 2mm, platform 6 x .3 mm, curved.
Halstead Mosquito Forceps Roboz RS-7111 Curved; 5" Length, 1.3 mm tip diameter, 2.1 mm jaw width
Mixter Forceps Roboz RS-7291 5.25" Curved Extra Delicate, 1.1 mm tips
Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissors Roboz RS-5650 Straight, Sharp Points; 9 mm Cutting Edge; 0.15 mm Tip Width; 3 1/2" Overall Length
Mayo-Stille Scissors Roboz RS-6891 5.5" Round Curved
Dumont #5 Forceps Roboz RS-5058 45 Deg Dumoxel Tip Size .10 x .06 mm
Olsen-Hegar Combination Scissor And Needle Holder Roboz RS-7884 Cross Serration Tip; 5.5" Length
Moloney Forceps Roboz RS-8254 Serrated; Slight Curve; 4.5" Length

Referências

  1. Writing Group, M., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133, e38-e360 (2016).
  2. Beuret, P., et al. Cardiac arrest: prognostic factors and outcome at one year. Resuscitation. 25, 171-179 (1993).
  3. Kim, Y. J., et al. Long-term neurological outcomes in patients after out-of-hospital cardiac arrest. Resuscitation. 101, 1-5 (2016).
  4. Earnest, M. P., Yarnell, P. R., Merrill, S. L., Knapp, G. L. Long-term survival and neurologic status after resuscitation from out-of-hospital cardiac arrest. Neurology. 30, 1298-1302 (1980).
  5. Cerchiari, E. L., Safar, P., Klein, E., Cantadore, R., Pinsky, M. Cardiovascular function and neurologic outcome after cardiac arrest in dogs. The cardiovascular post-resuscitation syndrome. Resuscitation. 25, 9-33 (1993).
  6. Petito, C. K., Feldmann, E., Pulsinelli, W. A., Plum, F. Delayed hippocampal damage in humans following cardiorespiratory arrest. Neurology. 37, 1281-1286 (1987).
  7. Schmidt-Kastner, R., Freund, T. F. Selective vulnerability of the hippocampus in brain ischemia. Neurociência. 40, 599-636 (1991).
  8. Corkin, S. What’s new with the amnesic patient H.M.?. Nat Rev Neurosci. 3, 153-160 (2002).
  9. Scoville, W. B., Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. 1957. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 12, 103-113 (2000).
  10. Smith, T. D., Calhoun, M. E., Rapp, P. R. Circuit and morphological specificity of synaptic change in the aged hippocampal formation. Neurobiol Aging. 20, 357-358 (1999).
  11. Gage, F. H., Dunnett, S. B., Bjorklund, A. Spatial learning and motor deficits in aged rats. Neurobiol Aging. 5, 43-48 (1984).
  12. Tulving, E., Markowitsch, H. J. Episodic and declarative memory: role of the hippocampus. Hippocampus. 8, 198-204 (1998).
  13. Neigh, G. N., et al. Cardiac arrest with cardiopulmonary resuscitation reduces dendritic spine density in CA1 pyramidal cells and selectively alters acquisition of spatial memory. Eur J Neurosci. 20, 1865-1872 (2004).
  14. Volpe, B. T., Davis, H. P., Towle, A., Dunlap, W. P. Loss of hippocampal CA1 pyramidal neurons correlates with memory impairment in rats with ischemic or neurotoxin lesions. Behav Neurosci. 106, 457-464 (1992).
  15. Astur, R. S., Taylor, L. B., Mamelak, A. N., Philpott, L., Sutherland, R. J. Humans with hippocampus damage display severe spatial memory impairments in a virtual Morris water task. Behav Brain Res. 132, 77-84 (2002).
  16. Lee, R. H., et al. Fatty acid methyl esters as a potential therapy against cerebral ischemia. OCL. 23, D108 (2016).
  17. Lee, R. H., Porto, L. F., et al. Chapter 1. Palmitic acid: occurrence, biochemistry and health effects. , 1-15 (2014).
  18. Tolman, E. C., Gleitman, H. Studies in spatial learning; place and response learning under different degrees of motivation. J Exp Psychol. 39, 653-659 (1949).
  19. Koopmans, G., Blokland, A., van Nieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol Behav. 79, 683-693 (2003).
  20. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Psychol. 93, 74-104 (1979).
  21. Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents. Behav Brain Res. 203, 151-164 (2009).
  22. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Assessing spatial learning and memory in rodents. ILAR J. 55, 310-332 (2014).
  23. Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
  24. Poon, T. P., et al. Spinal cord toxoplasma lesion in AIDS: MR findings. J Comput Assist Tomogr. 16, 817-819 (1992).
  25. Sunyer, B., Patil, S., Höger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in the mice. Nat Protoc. 390, (2007).
  26. Shoji, H., Hagihara, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. T-maze forced alternation and left-right discrimination tasks for assessing working and reference memory in mice. J Vis Exp. , (2012).
  27. Seeger, T., et al. M2 muscarinic acetylcholine receptor knock-out mice show deficits in behavioral flexibility, working memory, and hippocampal plasticity. J Neurosci. 24, 10117-10127 (2004).
  28. Olton, D. S., Feustle, W. A. Hippocampal function required for nonspatial working memory. Exp Brain Res. 41, 380-389 (1981).
  29. Hayashida, K., et al. Hydrogen inhalation during normoxic resuscitation improves neurological outcome in a rat model of cardiac arrest independently of targeted temperature management. Circulation. 130, 2173-2180 (2014).
  30. Dember, W. N., Richman, C. L. . Spontaneous alternation behavior. , (1989).
  31. Deacon, R. M., Rawlins, J. N. T-maze alternation in the rodent. Nature protocols. 1, 7-12 (2006).
  32. Wong, K. V., Hernandez, A. A review of additive manufacturing. ISRN Mechanical Engineering. 2012, (2012).
  33. Lin, H. W., et al. Derangements of post-ischemic cerebral blood flow by protein kinase C delta. Neurociência. 171, 566-576 (2010).
  34. Lin, H. W., et al. Fatty acid methyl esters and Solutol HS 15 confer neuroprotection after focal and global cerebral ischemia. Transl Stroke Res. 5, 109-117 (2014).
  35. Lee, R. H., et al. Interruption of perivascular sympathetic nerves of cerebral arteries offers neuroprotection against ischemia. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 312, H182-H188 (2017).
  36. Bali, Z. K., et al. Differential effects of alpha7 nicotinic receptor agonist PHA-543613 on spatial memory performance of rats in two distinct pharmacological dementia models. Behav Brain Res. 278, 404-410 (2015).
  37. McDonald, J. H. . Handbook of biological statistics. 2, (2009).
  38. Castellano, M. A., Diaz-Palarea, M. D., Rodriguez, M., Barroso, J. Lateralization in male rats and dopaminergic system: evidence of right-side population bias. Physiol Behav. 40, 607-612 (1987).
  39. Andrade, C., Alwarshetty, M., Sudha, S., Suresh Chandra, J. Effect of innate direction bias on T-maze learning in rats: implications for research. J Neurosci Methods. 110, 31-35 (2001).
check_url/pt/56694?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Wu, C. Y. C., Lerner, F. M., Couto e Silva, A., Possoit, H. E., Hsieh, T., Neumann, J. T., Minagar, A., Lin, H. W., Lee, R. H. C. Utilizing the Modified T-Maze to Assess Functional Memory Outcomes After Cardiac Arrest. J. Vis. Exp. (131), e56694, doi:10.3791/56694 (2018).

View Video