JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

הערכת תפקוד Forelimb לאחר חד צדדי צוואר הרחם SCI באמצעות משימות רומן: שלב התחלפות גפיים, חוסר יציבות ביציבה וטיפול פסטה

Published: September 16, 2013
doi:
10.3791/50955
, , ,
1Department of Biomedical Engineering,The University of Texas at Austin, 2Department of Psychology,The University of Texas at Austin, 3The J. Crayton Pruitt Family Department of Biomedical Engineering,University of Florida

Summary

שלוש בדיקות התנהגותיות חדשות (שלב התחלפות forelimb, מבחן חוסר יציבות בעמידה, בדיקת טיפול פסטה) להערכת תפקוד forelimb לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי במכרסמים מתוארות.

Abstract

פגיעה בחוט השדרה הצווארי (cSCI) עשויה לגרום לבעיות נוירולוגיות הרסניות, כוללים ירידת ערך או אובדן של גפה עליונה ותפקוד ידיים. רוב הפגיעות בעמוד השדרה בבני האדם להתרחש ברמות צוואר הרחם. לכן, פיתוח מודלים פציעה בצוואר הרחם ובפיתוח בדיקות התנהגותיות רלוונטיות ורגישות הוא בעלת חשיבות רבה. כאן אנו מתארים את השימוש במבחן שלב התחלפות forelimb חדש שפותח לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי בחולדות. בנוסף, אנו מתארים שתי בדיקות התנהגותיות שלא היה בשימוש לאחר פגיעה בחוט השדרה: בדיקת חוסר יציבות בעמידה (PIT), ומבחן פסטת טיפול. כל שלוש הבדיקות התנהגותיות רגישות מאוד לפגיעה וקלות לשימוש. לכן, אנו חשים כי בדיקות התנהגותיות אלה יכולים להיות תפקיד חשובה בחקירת אסטרטגיות טיפוליות לאחר cSCI.

Introduction

פגיעה בחוט השדרה הצווארי (cSCI) הוא הצורה השכיחה ביותר של SCI בחולים, המהווה כ 62% מכל SCIs (http://www.spinalcord.uab.edu). פציעות בעמוד השדרה הצווארי יכולות לגרום לליקויים בגפיים העליונים, כמו גם נשימה. מחקר שנערך לאחרונה בחולים עם cSCI עולה כי תפקוד חלקי או מלא של הזרוע ו / או היד נחשב לעדיפות עליונה 1. לכן, פיתוח מודלים cSCI ומבחני ההתנהגות נלווים שהם קלים, רגישים ואמינים לשימוש הוא מטרה חשובה. ישנן מספר בדיקות שימושיות התנהגותית כדי להעריך את תפקוד forelimb לאחר cSCI במכרסמים 1-17, עם זאת, רבים של בדיקות אלה קשים לשימוש ודורשים ציוד מיוחד. בדיקות טיפול פסטה פותחו על ידי קבוצות אחרות 18,19, אך בדיקות אלה דורשות כי בעלי החיים שצולמו באכילת כלובי פסטה ספציפיות, שדורש זמן רבאימון תקופה, ואילו בשיטה שאנו מציעים יכול להתבצע בכלוב בביתם של בעלי החיים. בדיקות פסטה שתוארו לעיל דורשות זמן ניתוח משמעותי ולעתים קרובות תוכנה יקרה, שלא כמו במבחן שתואר כאן. המטרה של השיטה שלנו היא לפתח ולהשתמש בבדיקות התנהגותיות, כי הם קלים לשימוש, אמינים, ואינו דורש ציוד יקר. באופן ספציפי, מבחן שלב התחלפות forelimb המתואר כאן מאפשר לחוקרים להעריך את נפח נגעים מוקדם לאחר פציעה, מתן אמצעים ליצירת קבוצות טיפול מקבילים לפני טיפול כרוני הוא מנוהל. במחקר זה, אנו מתארים בפירוט שלוש בדיקות התנהגותיות רומן: (1) forelimb צעד לסירוגין, (2) חוסר יציבות בעמידה, ו (3) טיפול בפסטה.

קביעת הבדיקות התנהגותיות הזכות להשתמש יכולה להיות קשה. ואכן, אנו חשים כי אין בדיקה אחת התנהגותי יכולה להעריך את תפקודו של forelimbs במידה מספקת. לכן, אנו ממליצים להשתמש בשילוב של כמה בדיקות התנהגותיות לתחתESS פונקצית forelimb לאחר SCI. משמעי מדברת, יש להשתמש במשימת שטח פתוח סוג של תנועה (למשל forelimb בקנה מידה של תנועה, גליל) שבו בעלי חיים שהוערכו על השימוש בforelimb במהלך תנועה נורמלית, ובדיקה ספציפית משימה, שבו בעלי חיים מתבקשים לבצע משימה ספציפית בתחום השימוש בforelimb שלהם (למשל, אכילת פסטה, חוסר יציבות בעמידה, כוח אחיזה, וכו '). הבדיקות התנהגותיות שתוארו כאן בפירוט שימושיות לקביעת חומרת נגעים ב ~ שבוע אחד לאחר נגע (שלב התחלפות forelimb, חוסר יציבות ביציבה, טיפול בפסטה), ההשפעות של נגע חד צדדי על forelimb contralesional (שלב התחלפות forelimb, חוסר יציבות בעמידה ) ותנועה מוטורית עדינה של forelimbs (טיפול פסטה). לדעת את החומרה ואת ההשפעות של הנגע המשמש גם יכול להכתיב את הבדיקות התנהגותיות המתאימות. אם תנועות מוטוריות עדינות של שורש כף היד אינן אפשריות לאחר פגיעה, באמצעות בדיקה המודדת וquantifies השימוש בכפות forelimb אינן ראויה. לדוגמא, רבים של בדיקות טיפול פסטה שתוארו לעיל נראים יותר לעומק בתנועות בודדות של ספרות, לעומת זאת, מצאנו את החומרה והמיקום של הפגיעה שלנו, זה לא היה רלוונטי ובמקום נצפה הבדלים במיקום הכולל של האיבר.

חוקרים עלולים להתפתות לבצע הרבה בדיקות התנהגותיות ולהשתמש במדגם שלהם להפגנה על סמך התוצאות, עם זאת, מומלץ שעבור כל דגם ניסיוני בשימוש מחקר פיילוט מבוצע כדי לקבוע בדיקות התנהגותיות מתאימות לנגע. לכן, חשוב לציין שהמשתמש צריך להיות לפחות קצת ידע מוקדם של הסוג של גירעון והיקף של סוג נגע מסוים לפני שתחליט על בדיקות התנהגותיות להיות מועסק. הערכת חומרת פגיעה המבוססת על ביצועים התנהגותיים גם מאפשרת לקבוצות טיפול להיווצר עם חלוקה שווה של חומרת נגע לפני הטיפולment הוא מנוהל.

Protocol

נהלי כל החיה נעשו בהתאם לפרוטוקולים שאושרו עם IACUC הפנימי באוניברסיטת טקסס באוסטין ותחת המכון הלאומי לבריאות הנחיות (NIH). בעלי חיים המשמשים במחקר זה היה פציעת חבלה לרוחב C3/C4 באמצעות אינסופי אופק Impactor, או מודל C3/C4 רוחב hemisection וניתן ליישם שיטות אלה באופן רחב יותר למודלים אחרים 18. אנו ממליצים לחוקרים לבחון את בעלי חיים ל2 שבועות לפני פציעה, 3 ימים לאחר פציעה ובאופן קבוע (לדוגמא בשבוע) למשך תקופת המחקר. בעת ביצוע בדיקות התנהגותיות על בעלי חיים לאחר ניתוח, במיוחד בשלושה ימים שלאחר ניתוח, יש להקפיד שבעלי החיים התאוששו מספיק מהניתוח וכי נהלי בדיקות התנהגותיות לא לגרום לכאב או מתח נוספים לבעלי החיים. באופן כללי, 2-3 שבועות של טיפול ובדיקה מוקדמת עשויים להיות נחוצים לפני הניתוח. זה כרוך מקבל את החיה נוחה לסביבת בדיקות על ידי טיפול בהם באופן דומה לאופן שהם יטופלו במהלך בדיקה, כמו גם לאפשר החיה כדי לנוע בחופשיות על משטח הבדיקה. כמו כן, חשוב לקבל את החיה הרגילה שהחזיק, זה יכול להיעשות על ידי העברת בעלי החיים ובסמוכים לפני שטח הבדיקות בתנועות הלא ישירות להסתגל בעלי החיים לטיפול. כמו כן, חשוב להירגע החיות בתחילת ובין פגישות בדיקה. להירגע בעלי החיים, להחזיק את בעלי החיים על שולחן בעמדת נושאת forelimb בלבד, בעמדת "מריצה" ולהקפיץ את החיה בעדינות על השולחן ומאפשר forelimbs לגעת במשטח. זה מלמד את בעלי החיים לחוש מתחתיהם למשטח יציב והוא צעד חשוב והכרחי בהליך משום שהיא מבטיחה שבעלי החיים רגועים לפני הבדיקה מתחילה. 1. מבחן שלב התחלפות forelimb סיכום מבחן: הנח את החיות עם שני forelimbs נוגע בשולחן כדי לקבוע אם הם להחליף את השימוש בforelimbs שלהם. הזז את העכבר קדימה, הסטת מרכז כובד שלהם, מאלץ אותם לנסות לשלב. מבחן זה חוזר על עצמו ארבע פעמים עם כל בעלי חיים, ואם יכולת מופעי בעלי חיים חלופיים ב, או גבוה יותר, 75%, זה נחשב לאלטרנטור. זוהי משימה תנועה מאולצת, ולכן בעלי חיים שנחשבים בלתי אלטרנטור יהיה צעד שוב ושוב עם אותו forelimb. להחזיק בעלי חיים על שולחן בעמדת נושאת משקל-forelimb בלבד, בעמדת "מריצה" עם הגוף בכמעט 90 ° משולחנם. ברגע שבעלי החיים נראים רגועים, לדחוף את החיה קדימה כדי לנוע לאורך פני השטח של השולחן. לקבוע ולהקליט אם מחליפי החולדה להשתמש של forelimbs תוך כדי התנועה על פני השטח. שים לב ולהקליט forelimb שיזם את התנועה ואם החיה יכולה חלופית או לא on גיליון Forelimb שלב לסירוגין בציון מבחן (בתנאי). חזור על בדיקה זו לפחות פעמיים תוך החזקת בעלי החיים ביד אחת (ביד ימין או שמאל). חזור על פעולה לפחות פעמיים שוב תוך החזקת בעלי החיים ביד השנייה. אם חולדות הראו את היכולת הזו, צעד לסירוגין יכול להיבדק שוב על ידי החדרת לחכות 5 שניות אחרי הצעד הראשון כדי לקבוע אם הדפוס של התחלפות נשאר לאחר עיכוב. שים לב לתוצאות ורשומים בגיליון הציון. בדיקה זו יכולה להיות בשימוש יומיומי, ומומלצת שהחיות להיבדק לפחות הפעם בשבוע לניסוי צעדים חוזר ונשנה. הערה: חשוב להחליף מיקום היד של הנסיין שכן הוא עלול להשפיע על התחלפות התנהגותם של בעלי החיים המבחן. גיליון ציון שלב ההתחלפות סיפק ניתן להשתמש כדי לציין את עמדת כפה ולהשתמש בן במהלך צעידה. למרות שאנחנו לא שולבו נתונים אלה לשיטת הניקוד שלנו כרגע (יש לנו רקמצב לסירוגין בשימוש לקבוצת בעלי החיים lesioned במחקר הנוכחי), משתמשים יכולים בקלות כוללים נתוני מיקום כפה כחלק מהניתוח בהתאם לפרויקט הספציפי. 2. מבחן חוסר יציבות בעמידה סיכום מבחן: למבחן התנהגות זו, מחזיק חולדות במצב דומה כמו למבחן התחלפות forelimb, לעומת זאת, כל אחד forelimb צריך להיבדק לגופו. השולחן צריך להיות מכוסה בנייר זכוכית (מס '220) למניעת החלקה, מרענן, או גרירה של forelimbs במהלך הבדיקה. בבדיקה זו, את המרחק שלוקח לבעלי החיים כדי לקחת צעד עם נבחן forelimb לחזור לאיזון שלו יירשם. בעלי חיים בתוך קבוצת לימוד צריכים להיות כ ההבדלים גדולים כמו אותו משקל, גודל וגיל במשקל גוף יכולים לגרום לשינוי במרחק קו הבסיס הדרוש לשמירה על מרכז כובד לבעלי חיים ניתנו 19. קבוצת דמה צריכה להיותכלל תוך שימוש בבור כדי לוודא ששינויים בהתנהגותם בשל התחדשות או התאוששות ולא בגיל ועלייה במשקל. להחזיק בעלי חיים על שולחן בעמדה נוחה ויאפשר לשני forelimbs להגיע אל פני השטח, בבעלי החיים צריכים בנוחות להיות בעמדה "מריצה" עם הגוף בכמעט 90 ° משולחנם. שים לב כי חשוב להחזיק בעלי החיים במצב אנכי יותר. זה יאפשר מרחק עקבי יותר הדרוש כדי לעורר צעד כדי להחזיר את מרכז כובד. קל לרסן forelimb אחד נגד גופו של בעל החיים וליישר את אפו של העכברוש עם קו האפס כמבט מלמעלה. הזז את העכבר קדימה. זה יעבור במרכזו של בעל החיים כובד קדימה מגרה את בעלי החיים לצעד כדי להחזיר את האיזון שלה. להקליט את המיקום החדש של האף לאחר צעדי עכברוש פעמיים ולהשתמש בממוצע של שני צעדים אלה כמרחק דרוש כדי לעורר צעד. לבדוק כל forelimb 5x באופן עצמאי, מביא את בעלי החיים בחזרה למיקום 0 ולוודא שבעלי החיים ממשיכים להיות רגועים בידיו של הנסיין לפני שתמשיך, כדי להבטיח תוצאות עקביות. שיא במבחן יציבת חוסר יציבות (PIT) גיליון ציון, בתנאי. בדיקה זו יכולה להתבצע ביום, ומומלץ שבעלי החיים שנבדקו לפחות הפעם בשבוע למשך תקופת הניסוי. 3. מבחן טיפול פסטה סיכום בדיקה: השתמש במבחן הזה כדי לקבוע את הזמן שנדרש כדי לאכול חתיכה של פסטה והעדפת הכפה במהלך אכילת פסטה. בבדיקה זו, השתמש 4.0 גדילי סנטימטר של פסטה יבשה (ספגטי הדק; קוטר ~ 1.6 מ"מ). הבדיקה צריכה להינתן בערך באותו הזמן בכל יום בדיקה. מכרסמים בדרך כלל לאכול פסטה יבשה בקלות, עם זאת, 4-6 שעות של נסיגת מזון מומלצת לפני הבדיקה אם זה לא מתרחש. צריכים להיות רכש מדידות בסיס 1-2 שבועות לפנילפציעה. לפני הקלטות תחילת המחקר, יש לתת חולדות את אותו הסוג של פסטה בכלוב בבית שלהם כדי להכין אותם לבדיקה. לאחר מכן, לאפשר החולדות לאכול פסטה בתא בדיקה ולהקליט את הזמן לאכול פסטה. חתיכות פסטה צריכה להיות ממוקמות בקדמת חדר הבדיקות שבו השימוש בforelimbs ניתן להבחין בקלות. כל מפגש אכילת פסטה צריך לכלול לאכול לפחות שלוש חתיכות של פסטה. חולדות נחשבות בקיאים באכילת פסטה אם זמן אכילת הפסטה שלהם עולה בקנה אחד לפחות 3 ימים. לאחר הדרכת החולדות לאכילת פסטה באופן עקבי בתא הבדיקה, הנח חולדות בחדרי הקלטה. מניחים חתיכות פסטה על הרצפה ליד החלק הקדמי של חדר הבדיקות ולהקליט זמן לאכול חתיכת הפסטה, forelimbs בשימוש, ואת עמדותיהם של forelimbs, כפי שניתן לראות בגיליון ציון הטיפול בפסטה. בדיקה זו יכולה להתבצע ביום, אך מומלץ לבצע אותו שבועי תוך התבוננות במשקלם של בעלי החיים כמו to לא נגמר להאכיל את בעלי החיים. הערה: גיליון ציון טיפול פסטה מספק שטח כדי להקליט זמן לאכול פסטה ושימוש כפה, בדומה לנתונים שנכללו במחקר זה. גם יש לנו כלל אזורים לרשום פרטים נוספים של שימוש כפה במהלך אכילת מפגש פסטה, כגון מיקום כפה.

Representative Results

אנו ממליצים כי בעלי חיים להיבדק באופן קבוע לאורך כל הניסוי בניסוי אמצעים מסוג חוזר ונשנה לניתוח השתפר ולנתח שיפור לאורך זמן. מבחן שלב התחלפות forelimb בדיקה זו נועדה לקבוע את יכולתו של בעל חיים כדי להחליף את השימוש בforelimbs. שימוש במבחן שלב התחלפות forelimb, 50% בלבד מבעלי החיים היינו יכולים להחליף את השימוש בforelimbs לאחר cSCI 19 ב12-16 לאחר שבועות פציעה (איור 1 א). הבא אנו הצגנו עיכוב (5 שניות) על ידי החזקה נייחת בעלי החיים לאחר הצעד הראשון לפני שעברת את החיה קדימה לצעד השני. רק 50% מבעלי החיים שהיו לסירוגין את השימוש באבריהם (25% מקבוצת lesioned סך הכל) היו מסוגלים להחליף לאחר עיכוב של 5 שניות (איור 1). אנחנו מתואמים ממצאים אלו עם מחקרים אנטומיים והניתוח גילה כי יש לי אלטרנטור significaאזור ntly גדול יותר של דרכי חסכו corticospinal [F (1,1) = 5.56, p <0.05] ועמודה הגבי [F (1,1) = 19.2, p <0.003] בצד contralesional 19. נתונים אלה מצביעים על כך שבדיקת התחלפות צעד forelimb יכולה לחזות את חומרת הפגיעה, כמו גם חד צדדי של הנגעים. בדיקה זו יכולה לגרום לנתוני קטגורי נומינליים, שיש לנתח בניתוח צעדים חוזר ונשנה. בדוגמא זו, זה לא היה צעד חוזר ונשנה, שנהגנו בזמן נקודה אחת כדי להמחיש את ההבדל בין קבוצות. כל בעל חיים יהיו מסווג כ" אלטרנטור "או" אי – אלטרנטור ", להפריד את החיות לשתי קבוצות של פציעות (מתונות לעומת חמור, בהתאמה). מבחן חוסר יציבות בעמידה נגעים חד צדדיים של חוט השדרה יכולים לגרום לשינויים לא רק לאיבר הפגום ו / או מושפע, אלא גם לאיבר שאינו פגום. מבחן חוסר היציבות בעמידה (PIT) היה בעבר יורדribed ושימוש בבעלי חיים במודל מכרסם של מחלת פרקינסון 18 ובמודל מכרסם של cSCI 19. אנחנו השתמשנו בורים לאחר cSCI ומצאנו כי לא הייתה השפעה משמעותית של מעמד נגע [F (1,1) = 8.17, p <0.01]. בנוסף, עקירת forelimb (מרחק כדי להחזיר את מרכז כובד) הייתה גדולה יותר באופן משמעותי בצד ipsilesional (forelimb ימין) של בעלי חיים פצועים בהשוואה לבעלי חיים עם ניתוח דמה (6.00 ± 0.24 סנטימטר לעומת 8.00 ± 0.10 סנטימטר, p <0.0001; איור 2 ). מרחק התזוזה על forelimb contralesional היה קטן יותר באופן משמעותי בחיות lesioned לעומת בעלי חיים דמה המופעל (6.00 ± 0.25 סנטימטר לדמה לעומת 4.00 ± 0.10 סנטימטר לcSCI, p <0.0001; איור 2). תוצאה זו מצביעה על כך שforelimb contralesional גם הביא לשינויים בשל נגע לצד השני (כלומר שינויים בהתאמת יציבה על ידי foreli contralesionalmb להחזיר לעצמו מרכז כובד). נתונים מהמבחן הזה יהיו כמוני וצריך לנתח באמצעות אמצעים חזרו ANOVA לבחינת שינויים בקבוצות לאורך כל ניסוי. מבחן טיפול פסטה טיפול פסטה נועד לבחון השימוש המיומן של forelimbs בזמן אכילת חתיכה של פסטה יבשה. מבחן דומה כבר השתמש בעבר כדי לזהות ליקויים בשימוש מיומן של forelimbs במודלים של בעלי חיים של שבץ מוחי חד צדדי ומחלת פרקינסון 20,21 ואחרי cSCI 19. בנקודות זמן כרוניות לאחר פציעה (12 שבועות לאחר פציעה), כל בעלי החיים בלוף אכלו פסטה בשתי כפות בתקופת המבחן. בקבוצה הפצועה, מצאנו כי הזמן כולל לאכול חתיכה של פסטה דומה לקבוצת הביקורת (איור 3). עם זאת, יותר אלטרנטור (פגיעה מתונה יותר; 10 מתוך 15) היו מסוגל להשתמש forelimb ipsilesional לעומת הלא אלטרנטור (נפצע קשה בקבוצה, 1 מתוך 7; <strong> איור 3). בדיקת טיפול פסטה מספקת נתונים שהוא גם רציף וכמותיים (זמן לאכול פסטה), וקטגורים (שימוש כפה) ויש לנתח כראוי. איור 1. הערכה כרונית של תפקוד forelimb באמצעות מבחן שלב התחלפות forelimb חשפה שתי קבוצות שונות של בעלי חיים בחומרה נגע שונה. בעלי חיים הראו הבדל בהתנהגות בקדימה דריכה בשתי כפות. רק 50% מבעלי החיים lesioned לסירוגין כפות תוך דריכה (אלטרנטור; 5 מתוך 10 חולדות lesioned), ואילו אחרים הראו חוסר צעד לסירוגין על ידי לקיחת שני צעדי contralesional ברציפות (לא אלטרנטור; 5 מתוך 10 lesioned חולדות). יותר חיות המוצגות נטייה זו לנקוט בצעדי contralesional מרובים אם עיכוב 5-sec הוצג בין STEנ.ב. (8 מתוך 10 חולדות lesioned). .. הערכה התנהגותית forelimb איור 2 כרוני באמצעות מבחן חוסר יציבות בעמידה (PIT), כצפוי, forelimb ipsilesional בבעלי חיים עם פגיעה בחוט השדרה הצווארי (cSCI) היה מרחק תזוזה גדול יותר באופן משמעותי מבעלי חיים עם ניתוח דמה (6 ס"מ לעומת 8 סנטימטר; * p <0.0001). בנוסף, את מרחק התזוזה על forelimb contralesional היה קטן יותר באופן משמעותי בחיות lesioned בהשוואה לחיות דמה פעל (6 סנטימטר לעומת 4 סנטימטר; * p <0.0001). זה עשוי להציע תפקוד משופר של הגפיים contralesional במהלך בור בבעלי החיים lesioned. <sטרונג> איור 3. הערכת Forelimb באמצעות טיפול הפסטה ואכילת בדיקה הראתה ליקויים משמעותיים שבאינה אלטרנטור lesioned. החיות קיבלו חתיכה של פסטה רגילה. שימוש כפה וזמן לאכול פסטה נרשמו. התוצאות הצביעו על כך שמספר נמוך של אלטרנטור (33%) בשימוש בלעדי forelimb contralesional (המצביע על ליקוי חמור יותר) בהשוואה למים שאינם אלטרנטור (86%). בנוסף, בעלי חיים בכל שלוש הקבוצות (דמה, lesioned אלטרנטור, וlesioned הלא אלטרנטור) לקחו אורך דומה של זמן לאכול את הפסטה (p <0.05). לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.

Discussion

פגיעה בחוט השדרה הצווארי (cSCI) יכולה לגרום לפציעות שינוי הרסניות וחיים בחולים. ישנם מספר דגמי צוואר הרחם חוט השדרה פציעה התפתחו במכרסמים המשמשים ללימודי פלסטיות של מצעים העצביים וסוכנים טיפוליים. פיתוח רגיש, יעיל, לשחזור וקל לשימוש בדיקות התנהגותיות להעריך גירעונות והתאוששות תפקודיים לאחר cSCI היא מטרה חשובה. כאן, אנו מתארים בפירוט את השימוש בשלוש בדיקות התנהגותיות כגון: התחלפות גפיים, חוסר יציבות בעמידה וטיפול פסטה.

פגיעה בחוט השדרה במכרסמים, כמו באוכלוסייה האנושית, היא פגיעה הטרוגנית. פציעה דומה מאוד יכולה לגרום למגוון רחב של גירעונות התנהגותיים. לכן, חשוב לקבוע את החומרה של הנגעים בבעלי חיים פצועים. מצאנו כי המשימה לסירוגין איבר היא דרך יעילה מאוד של קביעה אם צד contralesional ניזוק לאחר פגיעה חד צדדית (hemisection או המשךפציעת usion סוג) לחוט השדרה הצווארי 19. נתונים מהקבוצה שלנו הראו כי השימוש במשימה לסירוגין איבר זה יכול לקבוע את חומרת הפציעה בשבוע שלאחר הפציעה הראשון. בנוסף, בעלי החיים יותר קשים נפצע (לא אלטרנטור) היו פרופיל התאוששות שונה באופן משמעותי בהשוואה לאלטרנטור (תוך שימוש בסולם של תנועה forelimb). לכן, משימת התחלפות האיבר היא מאוד שימושית בקיבוץ החולדות הפצועים לאלטרנטור ולא אלטרנטור, במיוחד אם המחקר כולל טיפול כרוני כדי להבטיח שיש חלוקה שווה של חומרת פגיעה בכל קבוצת טיפול.

מומלץ כי מבחן forelimb-ההתחלפות לשמש בשילוב עם משימות אחרות שיכול לבחון את השימוש בforelimbs בעלי החיים (כגון בקנה מידה של תנועה forelimb או מבחן העדפת כפת צילינדר). תוך מתן בדיקה זו היא הכרחי כי הנסיין לבצע את הבדיקה באותו מספר הפעמיםעם כל יד (למשל פעמיים ביד השמאל ופעמים עם ימין) כדי למזער את ההשפעה של מיקום יד הנסיין על התנהגותן של החולדות. בדיקה זו יעילה רק אם בעל החיים הוא רגוע בידיו של הנסיין; 2-3 השבועות של טיפול הציעו צריכים להרשות לעצמו מנוחה. יתר על כן, ברגע שהחתול רגוע, הנסיין צריך להחזיק את בעלי החיים בכמעט 90 ° בעמדת מריצה כדי למנוע וריאציה בתוך בעלי החיים.

מבחן forelimb-לסירוגין גם יכול לספק תובנות לקשרים עצביים חוצי השדרה כאשר בעלי החיים אינם מסוגלים לשלב באופן אישי עם כפה אבל הם מסוגלים לבצע משימה לסירוגין. לתנועה quadrupedal הנורמלית בבעלי חיים כגון חולדות, אזורים רבים במוח, כמו גם גנרטורים מקומיים מרכזיים דפוס (CPGs) לאורכו של חוט השדרה מעורב. באופן ספציפי לתנועה קצבית forelimb, מגזרי השדרה הצווארי, C3-C6 נחשבים חשוב 22. בעבר, descriהבדלים אנטומיים בין מיטת אלטרנטור ולא אלטרנטור בבעלי החיים lesioned (hemisection לרוחב בC3/C4 בוצעו) ומצאו יותר נזק לעמודת contralesional הגבי ודרכי corticospinal בבעלי חיים שאינם מתחלפים 18. הוא חשב כי לתנועת forelimb, גנרטור תבנית הקצבי הוא נוכח בכל רמה של חמי מגזרי צוואר הרחם ושחיבורי מעכב הכבל הצולב אחראים להתחלפות 23. הממצאים אנטומיים הקודמים שלנו גם מרמז כי נזק לצד contralesional של חוט השדרה עלול לגרום לפלט הקצבי מוטורי (כגון לסירוגין) הפרעה, בעוד שאם contralesional של חוט השדרה הוא שלם יותר, תפוקות מנוע קצביות נוטים יותר לתפקד באופן נורמלי. אנו לא צופים פגיעה משמעותית בכל חלקי הגחון המדיאלי contralesional של המיתרים ולכן ניתוח שלא בוצע.

מבחן חוסר היציבות ביציבה שתואר כאן הוא ver מבחן שימושי y כי זה יכול לזהות שינויים בשני forelimb (ipsi וcontralesional) הנגרם על ידי נגע חד צדדי. חשוב לציין כי בדיקה זו צריכה להינתן רק כאשר בעל החיים הוא רגוע בידיו של הנסיין. מניסיוננו, זה יכול לקחת טיפול יומיומי של בעלי החיים ל2-3 שבועות. ברגע שהנסיין ובעלי החיים נוחים, את המבחן הזה הוא רגיש מאוד וניתן להשתמש בם כדי להשיג נתונים עקירה עקביים מאוד עבור כל forelimb. אם בעל החיים הוא מתוח, הנסיין יכול בעדינות להחזיק את בעלי החיים ולהעביר אותם מעל ולמטה על השולחן עד שהחיה נוחה ומבינה שהשולחן הוא מקום בטוח. ברגע שהחתול רגוע, חשוב להחזיק את בעלי החיים בעמדת מריצה בכמעט 90 ° לתוצאות עקביות. בדיקה זו היא קלה לניהול ומספקת תובנה מעבר בדיקות התנהגותיות אחרות על ידי מתן מידע על פיצויים וגירעון עם משימה אחת פשוטה.

t "> חולדות בקלות לאכול פסטה יבשה לאחר אימון מול המצלמה. לכן, טיפול פסטה הוא מבחן קל יחסית לניהול. במחקר זה, שהיינו הקלטה ושימוש בנתונים לשימוש איבר (שמאל, ימין או שניהם) וזמן לאכול פסטה בלבד. ניתוח מפורט יותר, כולל התאמות כפה במהלך אכילת פסטה כבר תואר בעבר בבעלי חיים עם פציעות כגון נגעים איסכמיים חד צדדיים ו20,21,24 דלדול הדופמין striatal חד צדדיים. לכן, זה אפשרי לפתח ולהשתמש יותר . ניתוח רגיש מאכילת הפסטה המבחן אחרי cSCI כללנו עמדת כפה על גיליון הניקוד, מכיוון שהדבר עלול לחשוף handedness או יכולת עם כל יד יתר על כן, אנו לציין את האחיזה של כל כפה;. חלק מבעלי החיים ינוחו הכפה שלהם בצד אחד של הפסטה, משתמש בו אולי כתמיכה, ולא אחיזת הפסטה במהלך אכילה. אם חיות מהססות לאכול פסטה, יכול להיות הציגה צעד מניעת מזון לפרוטוקול לפני הבדיקה.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ברצוננו להודות מימון ממשימת Connect, פרויקט של קרן TIRR (CES וZZK), קרן קרייג נילסן (CES) וNSF בוגר מחקר אחוות (# גרנט: 2011112479 לSAG).

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Sand paper 3M 5097 3M Gold Fre-Cut Sandpaper was used.
Any 220-grit sandpaper would work well
Dry Pasta Skinner Skinner Thin Spaghetti was used. It is available at Walmart
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, K. D., Abdul, M., Steward, O. Quantitative assessment of deficits and recovery of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in mice. Exp Neurol. 190, 184-191 (2004).
  2. Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. Quantitative assessment of forelimb motor function after cervical spinal cord injury in rats: relationship to the corticospinal tract. Exp Neurol. 194, 161-174 (2005).
  3. Anderson, K. D., Gunawan, A., Steward, O. Spinal pathways involved in the control of forelimb motor function in rats. Exp Neurol. 206, 318-331 (2007).
  4. Anderson, K. D., et al. Forelimb locomotor assessment scale (FLAS): novel assessment of forelimb dysfunction after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 220, 23-33 (2009).
  5. Ballermann, M., Metz, G. A., McKenna, J. E., Klassen, F., Whishaw, I. Q. The pasta matrix reaching task: a simple test for measuring skilled reaching distance, direction, and dexterity in rats. J Neurosci Methods. 106, 39-45 (2001).
  6. Cao, Y., et al. Nogo-66 receptor antagonist peptide (NEP1-40) administration promotes functional recovery and axonal growth after lateral funiculus injury in the adult rat. Neurorehabil Neural Repair. 22, 262-278 (2008).
  7. Dai, H., et al. Delayed rehabilitation with task-specific therapies improves forelimb function after a cervical spinal cord injury. Restorative Neurology and Neurosciencel. 29, 91-103 (2011).
  8. Dai, H., et al. Activity-based therapies to promote forelimb use after a cervical spinal cord injury. J Neurotrauma. 26, 1719-1732 (2009).
  9. Gensel, J. C., et al. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
  10. Gharbawie, O. A., Whishaw, P. A., Whishaw, I. Q. The topography of three-dimensional exploration: a new quantification of vertical and horizontal exploration, postural support, and exploratory bouts in the cylinder test. Behav Brain Res. 151, 125-135 (2004).
  11. Kim, D., et al. Transplantation of genetically modified fibroblasts expressing BDNF in adult rats with a subtotal hemisection improves specific motor and sensory functions. Neurorehabil Neural Repair. 15, 141-150 (2001).
  12. Liu, Y., et al. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
  13. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. J Neurosci Methods. 115, 169-179 (2002).
  14. 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, 219-228 (1991).
  15. 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).
  16. Schallert, T., et al. Tactile extinction: distinguishing between sensorimotor and motor asymmetries in rats with unilateral nigrostriatal damage. Pharmacol Biochem Behav. 16, 455-462 (1982).
  17. Schrimsher, G. W., Reier, P. J. Forelimb motor performance following cervical spinal cord contusion injury in the rat. Exp Neurol. 117, 287-298 (1992).
  18. Woodlee, M. T., Kane, J. R., Chang, J., Cormack, L. K., Schallert, T. Enhanced function in the good forelimb of hemi-parkinson rats: compensatory adaptation for contralateral postural instability?. Exp Neurol. 211, 511-517 (2008).
  19. Khaing, Z. Z., et al. Assessing forelimb function after unilateral cervical spinal cord injury: novel forelimb tasks predict lesion severity and recovery. J Neurotrauma. 29, 488-498 (2012).
  20. Allred, R. P., et al. The vermicelli handling test: a simple quantitative measure of dexterous forepaw function in rats. J Neurosci Methods. 170, 229-244 (2008).
  21. 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. , e2076 (2010).
  22. Ballion, B., Morin, D., Viala, D. Forelimb locomotor generators and quadrupedal locomotion in the neonatal rat. The European journal of neuroscience. 14, 1727-1738 (2001).
  23. Ho, S. M. Rhythmic motor activity and interlimb co-ordination in the developing pouch young of a wallaby (Macropus eugenii. The Journal of physiology. 501 (Pt 3), 623-636 (1997).
  24. Whishaw, I. Q., Coles, B. L. Varieties of paw and digit movement during spontaneous food handling in rats: postures, bimanual coordination, preferences, and the effect of forelimb cortex lesions. Behav Brain Res. 77, 135-148 (1996).

Tags

Cervical Spinal Cord InjuryForelimb FunctionStep-alternation TestPostural Instability TestPasta Handling TestBehavioral AssessmentUpper Limb ImpairmentNeurological Deficits

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Khaing, Z. Z., Geissler, S. A., Schallert, T., Schmidt, C. E. Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling. J. Vis. Exp. (79), e50955, doi:10.3791/50955 (2013).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image