Tre nuovi test comportamentali (forelimb passo alternanza, test di instabilità posturale, test di manipolazione pasta) per la valutazione della funzione degli arti anteriori dopo la lesione del midollo spinale cervicale nei roditori sono descritti.
Lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI) può causare deficit neurologici devastanti, tra cui compromissione o perdita di arto superiore e la funzione della mano. La maggior parte delle lesioni del midollo spinale in esseri umani si verificano ai livelli cervicali. Pertanto, lo sviluppo di modelli di lesioni cervicali e lo sviluppo di rilevanti e sensibili test comportamentali è di grande importanza. Qui si descrive l'uso di una zampa anteriore step test-alternanza di recente sviluppato dopo lesione del midollo spinale cervicale in ratti. Inoltre, descriviamo due test comportamentali che non sono stati utilizzati dopo la lesione del midollo spinale: un test di instabilità posturale (PIT), e un test di pasta-handling. Tutti e tre i test comportamentali sono molto sensibili alle lesioni e sono facili da usare. Pertanto, riteniamo che questi test comportamentali possono essere determinanti nelle indagini strategie terapeutiche dopo CSCI.
Cervicale lesioni del midollo spinale (CSCI) è la forma più diffusa di SCI nei pazienti, che rappresentano circa il 62% di tutti i SIC ( http://www.spinalcord.uab.edu ). Le lesioni al midollo spinale cervicale può causare danni agli arti superiori e la respirazione. Un recente studio in pazienti con CSCI suggerisce che funzione parziale o totale del braccio e / o mano è considerata essere una delle principali priorità 1. Pertanto, lo sviluppo di modelli di CSCI e test comportamentali associati che sono facili, sensibile e affidabile per l'uso è un obiettivo importante. Ci sono diversi test comportamentali utili per valutare la funzione degli arti anteriori dopo CSCI nei roditori 1-17, però, molti di questi test sono difficili da usare e richiedono attrezzature specializzate. Prove di manipolazione della pasta sono stati sviluppati da altri gruppi 18,19, ma questi test richiedono che gli animali siano girati in specifiche gabbie mangiare pasta, che richiede una lungaperiodo di formazione, mentre il metodo che proponiamo può essere eseguita in casa gabbia degli animali. Test di pasta precedentemente descritte richiedono notevole tempo di analisi e spesso software costosi, a differenza della prova qui descritto. L'obiettivo del nostro metodo è quello di sviluppare e utilizzare test comportamentali che sono facili da usare, affidabile, e non richiedono attrezzature costose. In particolare, il test passo alternanza forelimb qui descritta permette ai ricercatori di stimare il volume della lesione presto dopo l'infortunio, fornendo un mezzo per creare gruppi di trattamento equivalenti prima di un trattamento cronico viene somministrato. In questo studio, descriviamo in dettaglio tre nuovi test comportamentali: (1) forelimb passo alternanza, (2) instabilità posturale, e (3) la gestione pasta.
Determinazione dei test comportamentali diritto di utilizzare può essere difficile. Infatti, riteniamo che nessuno di test comportamentali in grado di valutare adeguatamente il funzionamento degli arti anteriori. Pertanto, si consiglia di utilizzare una combinazione di alcuni test comportamentali di culofunzione zampa anteriore ess dopo SCI. Categoricamente di parlare, si dovrebbe utilizzare un compito in campo aperto di tipo motorio (ad es forelimb scala locomotore, cilindro) se gli animali sono valutate in uso dei loro arti anteriori durante la normale locomozione, e un test specifico compito, dove gli animali sono chiamati a svolgere un compito specifico che prevedono l'uso della loro forelimb (es., pasta alimentare, instabilità posturale, forza di presa, ecc.) I test comportamentali qui descritti in dettaglio sono utili per determinare la gravità della lesione a ~ one settimana dopo lesione (forelimb passo alternanza, instabilità posturale, manipolazione pasta), gli effetti di una lesione unilaterale dell'arto anteriore controlesionale (forelimb passo alternanza, instabilità posturale ) e fine movimento del motore degli arti anteriori (gestione pasta). Conoscendo la gravità e gli effetti della lesione utilizzato può anche dettare gli opportuni test comportamentali. Se i movimenti motorie fini del polso non sono possibili dopo la lesione, utilizzando un test che misura e quantifies l'uso della zampa anteriore zampe è inadeguato. Ad esempio, molti dei test di movimentazione di pasta precedentemente descritte sguardo più in profondità ai singoli movimenti di cifre, tuttavia, abbiamo trovato con la gravità e la posizione del nostro pregiudizio, questo era irrilevante, invece osservato differenze nel posizionamento globale dell'arto.
I ricercatori possono essere tentati di effettuare molti test comportamentali e utilizzando un campione di loro per dimostrazione basati sui risultati, tuttavia, è consigliabile per ogni modello sperimentale utilizzato è eseguito uno studio pilota per determinare opportuni test comportamentali per la lesione. Pertanto, è importante notare che l'utente deve avere almeno una conoscenza precedente del tipo di deficit e la portata di un particolare tipo di lesione prima di decidere test comportamentali da impiegare. Valutare la gravità della lesione in base alle prestazioni comportamentali permette anche gruppi di trattamento per essere creati con un'equa distribuzione di lesione gravità prima di trattarezione viene somministrato.
Lesioni del midollo spinale cervicale (CSCI) può causare lesioni devastanti e vita alterando nei pazienti. Ci sono un certo numero di modelli lesioni midollari cervicali sviluppati nei roditori che vengono utilizzati per studiare la plasticità dei substrati neurali e agenti terapeutici. Lo sviluppo sensibile, efficace, riproducibile e facile da usare test comportamentali per valutare i deficit funzionali e di recupero dopo CSCI è un obiettivo importante. Qui, descriviamo in dettaglio l'uso di tre di questi test comportamentali: alternanza degli arti, instabilità posturale e manipolazione della pasta.
Lesioni del midollo spinale in roditori, come nella popolazione umana, è una lesione eterogenea. Un infortunio molto simile può indurre una serie di deficit comportamentali. Pertanto, è importante per determinare la gravità delle lesioni negli animali feriti. Abbiamo scoperto che il compito arto alternanza è un modo molto efficace per determinare se il lato controlesionale è danneggiata dopo una lesione unilaterale (emisezione o contTipo usion infortunio) al midollo spinale cervicale 19. Dati dal nostro gruppo hanno dimostrato che l'uso di questo compito arto alternanza può determinare la gravità della lesione entro la prima settimana dopo la lesione. Inoltre, i più gravemente feriti animali (non alternatori) avevano un profilo recupero significativamente diverso rispetto ad alternatori (utilizzando la scala motorio degli arti anteriori). Pertanto, il compito arto alternanza è estremamente utile concentrando i ratti feriti in alternatori e non alternatori, in particolare se lo studio include trattamento cronico di garantire il un'equa distribuzione di lesione gravità in ciascun gruppo di trattamento.
Si raccomanda che il test forelimb-alternanza essere usato in combinazione con altri compiti che possono esaminare l'uso di arti anteriori animali (come la scala forelimb locomotore o il test di preferenza zampa cilindro). Mentre somministrare questo test è imperativo che lo sperimentatore eseguire il test lo stesso numero di voltecon ciascuna mano (ad esempio due volte con la mano sinistra e due volte con il destro) per minimizzare l'effetto della posizione della mano sperimentatore sul comportamento dei ratti. Questo test è efficace solo se l'animale è rilassato nelle mani dello sperimentatore, le 2-3 settimane di spedizione proposti dovrebbero permettere di relax. Inoltre, una volta che l'animale è rilassato, lo sperimentatore deve tenere l'animale a circa 90 ° in una posizione carriola per impedire variazione all'interno animale.
Il test forelimb-alternanza può anche fornire indicazioni per connessioni neurali cross-spinali quando gli animali sono in grado di intervenire individualmente con una zampa, ma sono in grado di svolgere un compito alternanza. Per normale locomozione quadrupede in animali quali ratti, molte regioni cerebrali nonché generatori locali di pattern centrali (CPG) lungo la lunghezza del midollo spinale sono coinvolti. Specificamente per forelimb movimento ritmico, i segmenti spinali cervicali, C3-C6 si pensa di essere importante 22. In precedenza, abbiamo descridifferenze letto anatomiche tra alternatori e non alternatori negli animali lesionati (un emisezione laterale a C3/C4 è stata effettuata) e abbiamo trovato più danni alla colonna dorsale controlesionale e del tratto cortico-spinale in animali non alternati 18. Si pensa che per il movimento degli arti anteriori, generatore di pattern ritmico è presente ad ogni livello della emi-segmento cervicale e che le connessioni inibitori trasversale del cordone sono responsabili di alternanza 23. I nostri precedenti risultati anatomici implica anche che i danni al lato controlesionale del midollo spinale può causare disagi alla potenza del motore ritmico (come alternanza), mentre se il controlesionale del midollo spinale è più intatto, le uscite motorie ritmiche sono più propensi a funzionare normalmente. Non abbiamo osservato un danno consistente agli eventuali controlesionale mediale parti ventrali dei cavi e, quindi, che l'analisi non è stata eseguita.
Il test instabilità posturale qui descritto è una ver test utile y perché in grado di rilevare i cambiamenti in entrambi forelimb (ipsi-e controlesionale) causata da una lesione unilaterale. È importante notare che questo test deve essere somministrato solo quando l'animale è rilassato nelle mani dello sperimentatore. Nella nostra esperienza, questo può assumere la gestione quotidiana degli animali per 2-3 settimane. Una volta che il sperimentatore e l'animale sono confortevoli, questo test è molto sensibile e può essere utilizzato per ottenere dati di spostamento altamente coerenti per ogni zampa anteriore. Se l'animale è teso, lo sperimentatore può contenere delicatamente l'animale e spostarli fino al largo di e giù sul tavolo fino a quando l'animale è confortevole e capisce che la tabella è un luogo sicuro. Una volta che l'animale è rilassato, è importante tenere gli animali in una posizione carriola a circa 90 ° per risultati coerenti. Questo test è facile da amministrare e fornisce una visione al di là di altri test comportamentali, fornendo informazioni sulla compensazione e il deficit con un compito semplice.
t "> Ratti prontamente mangiare pasta secca dopo l'allenamento di fronte alla telecamera. Pertanto, la manipolazione della pasta è un test relativamente facile da amministrare. In questo studio, stavamo registrando e utilizzando i dati per l'uso degli arti (sinistra, destra o entrambi) e il tempo di mangiare solo la pasta. Un'analisi più dettagliata compresi gli adeguamenti zampa durante la pasta alimentare è stata descritta in precedenza negli animali con lesioni come lesioni ischemiche unilaterali e unilaterale striatale di dopamina esaurimento 20,21,24. Pertanto, è possibile sviluppare e utilizzare un altro . analisi sensibili dal test di pasta mangiare dopo CSCI Abbiamo incluso posizione zampa sul foglio di punteggio, in quanto puo 'rivelare la manualità o l'abilità con ciascuna mano Inoltre, stiamo notando la presa di ogni zampa;. alcuni animali riposano la zampa su un lato la pasta, utilizzando possibilmente come supporto, piuttosto che presa la pasta durante mangiare. Se gli animali sono restii a mangiare la pasta, un passo in privazione di cibo può essere introdotto al protocollo prima del test.The authors have nothing to disclose.
Vorremmo riconoscere i finanziamenti del Mission Connect, un progetto di TIRR Foundation (CES e ZZK), la Neilsen Fondazione Craig (CES) e NSF Graduate Research Fellowship (Grant #: 2011112479 al SAG).
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 |