Поведенческая оценка старения Mouse вестибулярной системы
Summary
Плата управления двигателем и баланс производительности, как известно, ухудшаться с возрастом. Эта статья представляет собой ряд стандартных неинвазивных поведенческих тестов с добавлением простого поворотного стимул, чтобы бросить вызов вестибулярной системы и показать изменения в производительности баланса в мышиной модели старения.
Abstract
Возраст связанных снижение производительности баланса связано с ухудшением мышечной силы, координации движений и вестибулярной функции. Хотя ряд исследований показывают изменения в фенотипа баланса с возрастом у грызунов, очень немногие изолировать вестибулярный вклад, чтобы сбалансировать соответствии либо нормальных условиях или во время старения. Мы используем два стандартных поведенческих тестов, чтобы характеризующие выполнение баланса мышей в определенных точках возрастных течение жизни: Тест rotarod и тестовые склонны бревне. Важно однако, обычай построен ротатор также используется, чтобы стимулировать вестибулярный аппарат мышей (без вызывая явных признаков укачивания). Эти два испытания были использованы, чтобы показать, что изменения в производительности вестибулярному опосредованной баланса присутствуют над мышиной жизни. Предварительные результаты показывают, что и тест rotarod и испытание на изменение бревне может быть использован для выявления изменений в производительности баланса в процессе старения в качестве альтернативы более difficULT и инвазивные методы, такие как вестибулоокулярных (VOR) измерений.
Introduction
Наше чувство баланса, пожалуй, один из самых недооцененных еще важных компонентов даже самых элементарных деятельности автотранспортных том числе ходьба и поворота. Баланс зависит от многих факторов, включая мышечной силы, координации движений и вестибулярной функции, и это только в присутствии вестибулярных невропатии или во время нормального старения, что важность полностью функционирующей системы баланса ценится. Нарушения в вестибулярной системы часто связаны с опытом головокружение или головокружение и нарушение равновесия приводит к повышенному риску падений и последующих травм 1. Это особенно важно в пожилого населения, где падает являются одним из ведущих причин травм 2.
Вестибулярные функциональные тесты, как правило, основаны на вестибулярных рефлексов, в частности, вестибулоокулярного (VOR) или вестибулоокулярного collic рефлекса (VCR). VOR и видеомагнитофон имеют важное значение для стабилизации изображений насетчатка и глава положение во время движения головы и тела соответственно. Как правило, измерения VOR требуют инвазивной имплантации поисковых катушек для измерения движения глаз или видео отслеживание движения глаз 3. Это является сложной задачей у мышей из-за небольшого характера глаза мыши и трудности в обнаружении зрачок для видеоанализа 3. В качестве альтернативы, видеомагнитофон был использован для измерения стабилизации головки в ответ на движения тела у мышей без необходимости инвазивной хирургии 4. Несмотря на это, несколько исследований сосредоточиться именно на том, как вестибулярный аппарат выполняет в целом и, что более важно, как она меняется в процессе старения.
Для оценки общей производительности баланса просто и неинвазивным мы изменили два часто используемых поведенческие тесты. Испытания баланс света rotarod и наклонных оценки различных аспектов работы двигателя на грызунах и в предыдущих исследованиях были использованы в тестовом батареи приобрести полныйПрофиль возможности двигателя. Эта возможность может быть затронута в результате заболевания или генетической модификации, а также чувствительны к процессам, связанным с нормальным развитием и старением 5-7. Ранее работа с использованием rotarod показал, что координация движений у мышей снижается после 3 месяцев 8 лет. Кроме того, крысы показать дефицит заметные баланса с увеличением возраста на тесте на бревне 9.
Эта статья описывает использование rotarod и бревне испытаний в сочетании с вестибулярной стимул для того, чтобы бросить вызов вестибулярный аппарат и охарактеризовать последующее влияние на производительность баланса у молодых и старых мышей. В то время как простые и неинвазивные методы, описанные не предназначены в качестве самостоятельных мер периферической вестибулярной функции, они обеспечивают полезную и простую поведенческую меру для сравнения клеточных и субклеточных изменений на нескольких этапах вестибулярного обработки во время нормального старения у мышей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Критические шаги в рамках Протокола
Предыдущая работа показала, что это легко перетренироваться мышей как на rotarod и устройства бревне и, как следствие, приобретение точных измерений может быть сложным 15. Например, перетренированности на rotarod может привести к мышей н…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge The Garnett Passe and Rodney Williams Memorial Foundation and the Bosch Institute Animal Behavioural Facility.
Materials
| Rotarod | IITC Life Science Inc. | #755 | "Rat dowels" = 70 mm diameter. Do not allow ethanol contact perspex. |
| iPhone | Apple | Can use any type of camera (e.g. Logitech webcam described above). Velcro fixed to the back surface for attachment to the the 3D articulated arm. | |
| 3D articulated arm | Fisso/Baitella | Classic 3300-28 | Any type of stable vertical stand would be adequate. Velcro is fixed to the apical end of the arm for iPhone attachment. |
| Wooden walking beam: 1m long strip of smooth wood with a circular cross-section of 14 mm diameter | A range of diameters and cross section shapes can be used to suit experimental parameters | ||
| Wooden goal box (130 x 140 x 220 mm) made from 11 mm thick boards | |||
| Support stand made of 41 x 41 mm beams: 2 vertical beams 525 and 590 mm from ground at the start and goal ends respectively; 803 mm horizontal beam that runs along the ground directly under the walking beam; two 20 mm long beams act as "feet", joining the horizontal and vertical beams at each end; a 21 x 21 x 36 mm block hewn at the apical end of the "starting" vertical beam; a 13 x 13 mm aperture cut out of the centre of this block, forming a tunnel which runs perpendicular to the walking beam. | Brace all joins with small steel brackets. | ||
| Adjustible metal ring (13 mm wide) | Pass this through the aperture in the block, pass the starting end of the balance beam through this ring and tighten until the beam is firmly in place. | ||
| Black paint (water based) | Handycan | Acrylic Matt Black | 2-3 coats for all wooden surfaces of the balance beam apparatus |
| Clear finish | Wattle Estapol | Polyurethane Matt | Single coat for all beams. Double coat for all other surfaces of the balance beam apparatus |
| Foam, packaging material | To cushion any falls from the balance beam | ||
| Electrical tape | Fix webcam to roof. | ||
| 70% Ethanol, paper towels | Clean beam and goal box between each animal. | ||
| Gauze pads/paper towels | To line the floor of the goal box | ||
| Mouse house (from home cage) |
References
- Agrawal, Y., et al. Disorders of balance and vestibular function in US adults: data from the National Health and Nutrition Examination Survey, 2001-2004. Arch. Intern. Med. 169, 938-944 (2009).
- Schwab, C. W., Kauder, D. R. Trauma in the geriatric patient. Arch. Surg. 127, 701-706 (1992).
- Stahl, J. S., et al. A comparison of video and magnetic search coil recordings of mouse eye movements. J. Neurosci. Methods. 99, 101-110 (2000).
- Takemura, K., King, W. M. Vestibulo-collic reflex (VCR) in mice. Exp. Brain Res. 167, 103-107 (2005).
- Carter, R. J., et al. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington’s disease mutation. J. Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
- Wallace, J. E., et al. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J. Gerontol. 35, 364-370 (1980).
- Ingram, D. K., et al. Differential effects of age on motor performance in two mouse strains. Neurobiol. Aging. 2, 221-227 (1981).
- Serradj, N., Jamon, M. Age-related changes in the motricity of the inbred mice strains 129/sv and C57BL/6j. Behav. Brain Res. 177, 80-89 (2007).
- Gage, F. H., et al. Spatial learning and motor deficits in aged rats. Neurobiol. Aging. 5, 43-48 (1984).
- Rustay, N. R., et al. Influence of task parameters on rotarod performance and sensitivity to ethanol in mice. Behav. Brain Res. 141, 237-249 (2003).
- Xiaocheng, W., et al. Expression of calcitonin gene-related peptide in efferent vestibular system and vestibular nucleus in rats with motion sickness. PloS One. 7, (2012).
- Beraneck, M., et al. Ontogeny of mouse vestibulo-ocular reflex following genetic or environmental alteration of gravity sensing. PloS One. 7, (2012).
- Carter, R. J., et al. Motor coordination and balance in rodents. Curr. Protoc. Neurosci. , (2001).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user’s guide. Nat. Rev. Neurosci. 10, 519-529 (2009).
- Luong, T. N., et al. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. J. Vis. Exp. (49), (2011).
- McFadyen, M. P., et al. Differences among eight inbred strains of mice in motor ability and motor learning on a rotorod. Genes Brain Behav. 2, 214-219 (2003).
- Shiga, A., et al. Aging effects on vestibulo-ocular responses in C57BL/6 mice: comparison with alteration in auditory function. Audiol. Neurootol. 10, 97-104 (2005).
- Stahl, J. S. Eye movements of the murine P/Q calcium channel mutant rocker, and the impact of aging. J. Neurophysiol. 91, 2066-2078 (2004).
- Fahlstrom, A., et al. Behavioral changes in aging female C57BL/6 mice. Neurobiol. Aging. 32, 1868-1880 (2011).
- Bâ, A., Seri, B. V. Psychomotor functions in developing rats: ontogenetic approach to structure-function relationships. Neurosci. Biobehav. Rev. 19, 413-425 (1995).
- Yu, X., et al. A novel animal model for motion sickness and its first application in rodents. Physiol. Behav. 92, 702-707 (2007).
- Tung, V. W., et al. An isolated semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium for electrophysiology and high-resolution two-photon microscopy. J. Vis. Exp. (76), (2013).
