Summary

התאמת שיטות סנונית Videofluoroscopic אדם מחקר כדי לזהות ולאפיין בליעה במודלי Murine מחלות

Published: March 01, 2015
doi:

Summary

This study successfully adapted human videofluoroscopic swallowing study (VFSS) methods for use with murine disease models for the purpose of facilitating translational dysphagia research.

Abstract

מחקר זה הותאם videofluoroscopic אדם בליעת מחקר שיטות (VFSS) לשימוש עם דגמי מחלה עכבריים לצורך קידום מחקר הבליעה translational. תוצאות מוצלחות תלויות בשלושת מרכיבים קריטיים: חדרי בדיקה המאפשרים האכלה עצמית בעמידה בלתי מרוסן בחלל מצומצם, מתכונים שלהסוות את הטעם / ריח מרתיע של סוכנים בניגוד אוראליים, זמינים מסחרי, ופרוטוקול בדיקת צעד-אחר-צעד ש מאפשר כימות של פיזיולוגיה סנונית. חיסולו של אחד או יותר ממרכיבים אלה יהיה השפעה לרעה על תוצאות המחקר. יתר על כן, יכולת רמת האנרגיה של מערכת השיקוף תקבע איזה לבלוע פרמטרים יכולים להיחקר. רוב מרכזי המחקר fluoroscopes אנרגיה גבוהה מיועד לשימוש עם אנשים ובעלי חיים גדולים יותר, וכתוצאה מכך איכות תמונה ירודה במיוחד כאשר בודקים עכברים ומכרסמים קטנים אחרים. למרות מגבלה זו, זיהינו שבעה VFSפרמטרים S שהם לכימות באופן עקבי בעכברים בעת שימוש פלואורוסקופ אנרגיה גבוה בשילוב עם פרוטוקול VFSS העכברי החדש. לאחרונה הושגו מערכת שיקוף אנרגיה נמוכה עם יכולות רזולוציה הדמיה וגדלה גבוהות במיוחד, שנועדה לשימוש עם עכברים ומכרסמים קטנים אחרים. עבודה ראשונית באמצעות מערכת חדשה זו, בשילוב עם פרוטוקול VFSS העכברי החדש, זיהתה 13 פרמטרים סנונית שהם כימות באופן עקבי בעכברים, שהוא כמעט כפול המספר שהושג באמצעות (כלומר, אנרגיה גבוהה) קונבנציונלית fluoroscopes. זיהוי של פרמטרים סנונית נוספים צפוי כפי שאנו לייעל את היכולות של מערכת חדשה זו. תוצאות עד כה להדגים את התועלת של שימוש במערכת שיקוף אנרגיה נמוכה כדי לזהות ולכמת שינויים עדינים בפיזיולוגיה סנונית שאחרת עשויה להתעלם בעת השימוש בfluoroscopes אנרגיה הגבוהה כדי לחקור מודלים עכבריים מחלה.

Introduction

בליעה (בליעת ירידת ערך) היא סימפטום נפוץ של מצבים רפואיים רבים המשפיעים על אנשים בכל הגילים. דוגמאות כוללות שבץ, מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר, שיתוק מוחין, ניוון שרירים, טרשת לרוחב amyotrophic (ALS), מחלה באטן, סרטן ראש והצוואר, לידה מוקדמת, והזדקנות מתקדמת. בליעה מתאם גבוהה עם תמותה, בדרך כלל כתוצאה של תת תזונה חמורה או דלקת ריאות שמתפתחת כאשר מזון / נוזל / רוק חיידקים-לאדן הוא להישאף לריאות 1-4. מצבו הרפואי מתיש ומסכנות חיים זה משפיע על יותר מ -15 מיליון בני אדם בכל שנה בארצות הברית לבדה 3. למרות השכיחות הגבוהה ותוצאות שליליות נלוות, אפשרויות טיפול הנוכחיות לבליעה מוגבלות לפליאטיבי (ולא מרפא) מתקרב, כגון שינוי תזונה (למשל, הימנעות consistencies מזון / נוזל הספציפי), שינויים ביציבה (למשל, tucking הסנטר כאשר בליעה), גישות מוטוריות (למשל, תרגילים לחיזוק שרירי בחלל הפה, הלוע, גרון ו), גישות חושיות (למשל, טעם יישום, טמפרטורה, ו / או גירוי מכאני), וצינור האכלה (לדוגמא, תזונה ולחות מנוהלת באמצעות צינור nasogastric (NG) או צינור percutaneous גסטרונומית אנדוסקופית (PEG)). טיפולים אלה משמשים רק טיפול סימפטומטי ולא כמיקוד הגורמים הבסיסיים של הבעיה. ואכן, מכשול עיקרי לגילוי רומן, טיפולים יעילים לבליעה הוא מהמנגנונים פתולוגיים האחראים, אשר צפוי שונים לכל מחלה הידע המדעי המוגבל.

אבחון הפרעת בליעה הוא בעיקר נעשה באמצעות הליך רדיוגרפי נקרא מחקר videofluoroscopic בליעה (VFSS), הידוע גם במחקר סנונית בריום שונה. במהלך שנות 30 פלוס העבר, בדיקת אבחון זה כבר נחשבה זהב סטנדרטי עבור evaluating פונקצית סנונית 5-7. בדיקה זו כרוכה בצורך בסבלנות לשבת או לעמוד בדרכה של קרן רנטגן של מכונה שיקוף בזמן בליעת מזון וסדירויות נוזל מעורבבת עם חומר ניגוד אוראלי מרצון, בדרך כלל 8,9 בריום סולפט או iohexol 10. כמטופל בולע, ניתן לראות מזון ונוזלים המכילים חומר ניגוד בזמן אמת באמצעות צג מחשב בעת נסיעה מן הפה אל הקיבה. מבני רקמות רכים הם גם נראים לעין וניתן להעריך ביחס למבנה ותפקוד. חולים מתבקשים לבצע כמה סנוניות של כל מזון ועקביות נוזלית, אשר כולם וידאו המוקלט לצפייה שלאחר מכן וניתוח מסגרת לפי מסגרת לכמת את הנוכחות ואת מידת הבליעה. רכיבים פיסיולוגיים רבים של בליעה הם בדרך כלל מנותחים, כגון נקודה אנטומיים ההדק של סנונית בלוע, זמן מעבר בולוס דרך הלוע והוושט, במידה ומשך larynהעלאה גאל, מיקום וכמות משקעי פוסט-סנונית, ומופע של וסיבה פיזיולוגית לשאיפה 7,11.

היבטים של פרוטוקול VFSS אדם הותאמו לאחרונה ללימוד חולדות באופן חופשי-מתנהגים; עם זאת, תוצאות היו מוגבלות בגלל החולדות לא נשארו בתחום videofluoroscopic מבט במהלך בדיקת 12. VFSS שעד עתה לא ניסה עם עכברים. הסתגלות מוצלחת של פרוטוקול VFSS האנושי לשימוש עם עכברים וחולדות הייתה לספק שיטת מחקר חדשנית לחקור מאות עכברי קיימים כיום (עכבר וחולדה) מודלים של מחלות שידועות כגורמים לבליעה בבני אדם. שיטה זו חדשה (המכונה מעתה כVFSS עכברי) הייתה לכן לזרז זיהוי ואימות של מודלים עכבריים של בליעה המתאימים לחוקר את המנגנונים הנוירו-פיסיולוגיים הבסיסיים בתוך רקמת שרירים, עצבים, והמוח שפתולוגי ותורם לבליעה iבני אדם n. יתר על כן, VFSS העכברי יאפשר זיהוי של מדדים אובייקטיביים (סמנים ביולוגיים) של פונקצית סנונית / תפקוד לקוי שניתן להשוות באופן ישיר עם בני אדם. אז סמנים ביולוגיים videofluoroscopic בין מינים אלה יכולים לשמש כמדדי תוצאת רומן לכמת את יעילות טיפול בניסויים פרה-קליניים בעכברים וחולדות, שהיה טובים יותר לתרגם לניסויים קליניים עם אנשים.

לשם כך, פרוטוקול VFSS העכברי הוקם באמצעות ~ משני מינים 100 עכברים. כל העכברים היו או C57 או זני C57 / SJL היברידי. עכברי C57 לא עברו שינוי גנטי, ואילו C57 / SJL היה מתח הרקע למושבה של SOD1-G93A המהונדס (או SOD1) עכברים, מודל החיה הנפוצה ביותר של ALS. המושבה SOD1 הייתה 50-50 תמהיל משוער של מהונדס (כלומר, מושפע-ALS) עכברים והמלטת nontransgenic (כלומר, לא נפגע).

פרוטוקול VFSS העכברי מורכב משלושה מרכיבים:

    <li> תאי תצפית מעוצבים מותאמים אישית המאפשרים האכלה ובליעה מרצון בעת ​​שעמדה חסר מעצורים בחלל מצומצם בתוך מכונה שיקוף,
  1. מתכונים שלהסוות את הטעם / הריח מרתיע של סוכנים בניגוד אוראליים ולייצר radiodensity מספיק כדי לאפשר הדמיה מספקת של בליעה,
  2. פרוטוקול בדיקת צעד-אחר-צעד הממקסם עמידת בעלי חיים, ממזער את זמן בדיקה כולל וחשיפה לקרינה, ומאפשר כימות של מספר פרמטרים סנונית לכל שלב בבליעה (כלומר, אוראלי, בלוע, וושט).

ההשפעה המשולבת מייצרת מתח נמוך, סביבה נוחה, האכלה עצמי בדיקה המאפשרת הערכה של האכלה טיפוסית והתנהגויות בליעה של עכברים.

Protocol

פרוטוקול VFSS העכברי כדלקמן פרוטוקול ועדת טיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) אושר והנחיות NIH. 1. צ'יימברס תצפית Construct מפוליקרבונט Tubing והיריעות (איור 1) חותך צינורות רחבים 5 סנטימטר, רבועים פוליקרבונט (~ עובי דופן 2 מ"מ) לתוך 16 אורכי סנטימטר באמצעות מכונת טחינה ידנית. רוב העכברים כראוי יתאימו לממדים אלה, שהתוצאה בתא מבחן צר המאפשר הליכה ולהסתובב כרצונכם. עובי דופן של ~ 2 מ"מ מספק קשיחות נאותה ללא התעלמות מקרן רנטגן באופן משמעותי. שני סוגים של תאים חיוניים לפרוטוקול זה: "צינורות זרבובית", שנועדו להעברת נוזלים דרך זרבובית, ו" צינורות אוורור ", שנועדו להעברת נוזלים באמצעות וו-קערה. ל" צינורות זרבובית ", לעשות חור מלבני קטן (12 x 8 מ"מ) בחלקו העליון של צינור אחד ליד קצה אחד באמצעות מאך טחינה ידניine. חור זה משמש כדי לספק פתרונות שתייה באמצעות זרבובית צינור קשית במהלך אוויר התנהגותיות ובדיקות VFSS. ל" צינורות אוורור ", תרגיל 9 חורי אוורור קטנים בחלק העליון של צינור אחד ליד קצה אחד. צינור זה משמש במהלך בדיקת VFSS עם וו-קערה במקום צינור קשית. ניתן להשתמש בצינורות זרבובית כאשר אספקת נוזל באמצעות וו-קערה; עם זאת, הפתיחה בתקרת התא חייבת להיות חסומה כדי למנוע התנהגויות חקרניות מסיחות את הדעת על ידי עכברים (ראה שלב 6.2.2). יריעות פוליקרבונט Cut (עובי 3/4 ") לסוף כמוסות (50 x 50 מ"מ, 2 לכל צינור) באמצעות מכונת כרסום ממוחשבת, המכונות גם מכונה ממוחשבת שליטה מספרית (CNC). חריץ מיל אחד מלבני (19 x 6 מ"מ) ליד קצה אחד של הפנים הפנימיות של כל קצה כובע. השתמש בחריץ זה כדי לאבטח וו-קערה לעכברים לשתות מבמהלך בדיקת VFSS. טחנת 5 חורי אוורור עגולים (קוטר 6 מ"מ) דרך כל כובע בסוף. חור מיל אחד קטן עגול (5 מ"מ קוטר) ועד לסוף-הכובע, ישירות מעל החריץ המלבני. השתמש החור הזה כדי לספק נוזל לתוך היתד-הקערה במהלך בדיקת VFSS. על פניו החיצונית של קצה הכובע, טחנת 9/16 "קוטר counterbore שהוא 1/4" עמוק סביב החור הקטן הזה. מיל משם 2 מ"מ לאורך ההיקף של הפנים פנים של הסוף-הכובע עד לעומק של 7 מ"מ לעשות צעד שמכניס בקלות לתוך קצה הצינורית. מיל חריץ 1 מ"מ לצעד של הסוף-הכובע כדי להתאים O-טבעת, אשר הכרחית כדי למנוע את הסוף-הכובע מלנפול קצה הצינורית. לעגל קצוות חשופים ופוע כל הפינות של סוף הכובעים-מנת למנוע לעיסה על ידי עכברים. הפוך וו-קערות מיריעות פוליקרבונט באמצעות מכונה CNC. ממדים כלליים צריכים להיות 24 x 19 x 6 מ"מ 3, עם דיכאון 10 x 3 מ"מ 2 קערה בצורה בקצה אחד. אחד וו-קערה היא needeד לכל צינור. Peg-קערות צריכים להכניס בנוחות לתוך החריץ המלבני בסופו של הכובעים (איור 2). איור 1:. תצפית צ'יימברס תאי תצפית נועדו לשמור על בעלי חיים מתנהגים בחופשיות בתחום השיקוף של השקפה. תמונות אלו מראות רכיבי תא חיוניים לביצוע VFSS. "צינור זרבובית", שנועד להעברת נוזלים דרך זרבובית: למעלה. תחתון: "צינור אוורור", שנועד להעברת נוזלים באמצעות וו-קערה. שני כובעי הסוף-ניתנים להחלפה בין צינורות זרבובית ואוורור. איור 2:. Peg-קערות כל יתד-קערה תינעל חריץ בפרצוף הפנימי של כל קצה כובע. משמאל:רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. פנים חיצוניים של קצה כובע אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. בקבוקי Tube הקשית 2. Construct מצנטריפוגה צינורות, פקקי סיליקון, ופיות מתכת (איור 3) השתמש דקור פקק (5/16 ") כדי להפוך את חור במרכז דרך כל פקק סיליקון. החל כמה טיפות של שמן מינרלים לתוך החור משעמם והכנס ידני זרבובית מתכת לסוף הרחב של הפקק. פיות כדור-נקודה ישר הם העדיפו כי פיות פתוחות ישר לגרום לדליפה והתזת חומר הניגוד בתוך חדר התצפית, שיכול להפריע להדמיה במהלך בדיקה של מוגזמות. התאם את אורך הזרבובית כך שהוא מכסה את כל אורכו של פקק סיליקון ומשתרע כ 3 סנטימטר מעבר לקצה הרחב של הפקק. הכנס את הקצה הצר של כל פקק (המכיל צינור קשית) לתוך צינור צנטריפוגות 30 מיליליטר. ודא שאורך הזרבובית הוא נאות על ידי הכנסתו דרך החור המלבני בחלק העליון של חדר התצפית. טיפ הזרבובית צריך לנוח כ 1 סנטימטר מתקרת החדר, שהוא מספיק ארוך לעכברים בוגרים בריאים להגיע. הערה: אורכים ארוכים יותר לגרום לעכברי שתייה תוך כדי סיבוב / הטיית הראש, שמטשטש ויזואליזציה של בליעה במהלך VFSS. להאריך את אורך הזרבובית כדי להתאים עכברים צעירים, זני עכבר בגודל קטנים יותר, ומודלי מחלה עכבר שלא יכול להגיע לזרבובית בשל ירידת ערך רכב של הגפיים. שטוף את הפיות שנעשו לאחרונה לפני השימוש כדי להסיר שמן מינרלים, סיליקון פסולת ומזהמים אחרים במהלך טיפול. איור 3: קשית. Tube בקבוקי שמאל: רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. שתיית עכבר מצינור קשית בחדר תצפית אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 3. לבנות מערכת אספקת מזרק לשימוש עם Peg-קערות (איור 4) השתמש במחרטה לעשות מתאמים לחיבור צינורות פוליאתילן (PE) לסוף הכובעים-קאמרי תצפית, תיארה כדלקמן. לחתוך "חומר מוט שרף acetal קוטר 1/4 1 ל" 1/2 סעיפי אורך, המכונים במסמך זה כלמתאמי צינור (או מתאמים). בקצה אחד של כל מתאם, להפחית "סעיף אורך בקצה ל3/16" 1/2 קוטר, ייקרא להלן הקצה הצר. ל3/4 "סעיף אורכו של כל מתאם (כלומר, 1/2" שנשאר סוף הקוטר), חריצי מכונה למרתקים ידני במהלךדואר. סעיף זה נקרא הקצה הרחב במסמך זה. בסופו של הרחב של כל מתאם, לקדוח חור במרכז שהוא "קוטר ו 1" 0.098 עמוק. תרגיל ולקדד את החלק הנותר של החור במרכז בכל מתאם ל0.096 "לספק התאמה הדוקה על צינורות PE.   חותך צינורות PE (240 PE, מ"מ קוטר 1.67 פנימי) באורך הרצוי באמצעות מספריים. אורך 3-4 מטר מספיק מגדיל את המרחק בין החוקר ופלואורוסקופ במהלך בדיקת VFSS כדי לשפר את בטיחות קרינה. הערה: אורכים ארוכים יותר יהיו לנצל נפח גדול יותר של פתרון חומר הניגוד במהלך בדיקת VFSS, אולי גדולה יותר מהמתכון 30 מיליליטר הסטנדרטי. הכנס 15 מחט G-קהה שקצה לקצה אחד של צינור PE באופן מלא. הראוי צריכים להיות הדוק. הכנס את הקצה (חינם) השני של צינור PE דרך החור במרכז של צינור המתאם, החל משעת tהוא קצה רחב. משוך את צינורות PE מתוך הקצה הצר של המתאם, כך שהוא מרחיב ~ 2 מ"מ. הכנס את הקצה הצר של המתאם (עם ~ צינורות PE 2 מ"מ המשתרעים מזה) לסוף-הכובע של צינור תצפית; זה צריך להתאים בנוחות לתוך חור counterbored ממוקם ישירות מעל הוו-הקערה. התאם את אורך צינורות PE בקצה הצר של המתאם כך שהוא בקושי משתרע מעל לדיכאון הקערה בוו-הקערה. ממלאי מזרק 10 מיליליטר (ללא מחט מחוברת) עם מים מכוס ולהסיר את כל בועות אוויר. צרף את המזרק המלא עד סוף המחט של צינורות PE. לאט לאט לדחוף את בוכנת המזרק כדי לספק מים ליתד-הקערה בחדר התצפית. עצור כאשר היתד-הקערה כמעט מלאה. הימנע ממילוי יתר, דבר שיגרום להתזה בשתייה. אם היתד-הקערה לא ממלאת כראוי, להתאים את האורך של צינור PE הארכה מעל הוו-הקערה. במהלך הארכת PEצינורות יהיו לפתות את העכברים ללעוס אותו במהלך בדיקה, ולא לשתות מהוו-הקערה. אם צינורות PE לא יוארך רחוק מספיק, נוזל יפעל על הרצפה של חדר התצפית ולא ממלא את היתד-הקערה. לאחר שימוש, לנתק את המזרק ולשטוף את מערכת אספקת המזרק שלמה עם מים וסבון. השתמש במזרק 10 מיליליטר לדחוף אוויר דרך צינורות PE כדי להסיר מים. לעקר ידי מעוקר לפי צורך. איור 4:. מזרק משלוח מערכת שמאל: רכיבים מפורקים. רכיבים הורכבו: התיכון. מימין:. שתיית עכבר מוו-קערה בחדר תצפית אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 4. לבנות Sciss ממונעאו הרם טבלה למיקום מרוחק של לשכת התצפית (איור 5) לבנות מעלית מספריים עם פלטפורמת 12 סנטימטרים x 12 אשר יכול להעלות ולהוריד בשיעור של 5 סנטימטר כדי להתאים עכברי צפייה בתפקידים שונים בתחום השיקוף של השקפה. חומר מעלית צריך להיות מתכת או פלסטיק על מנת להקל על ניקוי עם חומרי חיטוי. מנועי צעד הר כדי להתאים את הגובה ומיקום אורך של המעלית. זוג מנוע צעד הראשון למנגנון מעלית מספריים לשלוט בגובה על ידי תרגום משקוף. צימוד זה יכול להיות תשלובת בורג או מתלה-ואברה להוביל. זוג מנוע צעד השני למסגרת מעלית מספריים כדי לשלוט בעמדה האורך ידי תרגום כל מסגרת מעלית ביחס לשולחן. צימוד זה יכול להיות תשלובת בורג או מתלה-ואברה להוביל. חוט מערכת שליטה מרחוק למנועי צעד כדי לאפשר התאמה של עמדת תצפית הקאמרית במהלך הדמיה תוך מזעור investigaחשיפה לקרינת טור. ממשק כפתורי שלט רחוק כף יד עם שבב מיקרו כדי לשלוט בהפעלה והכיוון של כל מנוע צעד. איור 5:. לוח Lift מספריים בשליטה מרחוק משמאל: מבט מצד של שולחן מעלית מספריים. מימין: שולחן מעלית עם חדר תצפית ממוקם בפלואורוסקופ. שולחן המעלית מתאים את העמדה של חדר התצפית כדי לשמור על עכברים בשדה הראייה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. .5 בצע אוויר התנהגות לפני VFSS בדיקות כדי לוודא השתתפות מקסימלי 1-2 שבועות לפני VFSS בדיקות, עכברים כפופים ללילה אחד (12-16 שעות) תקופת ויסות מים כדי לגרום לצמא, במהלכן מים המנוכים מכלוב בבית. המטרה של ויסות המים היא לבעלי החיים להיות צמאים, לא מיובשים. בעלי חיים צריכים להישאר ערניים ומגיב. מסגרת זמן וזמן זה היא חיונית כדי למנוע התייבשות, שעלולה להתרחש כתוצאה מפרקי תקנה 2 מים בתוך השבוע 1 (כלומר, אחד לאוויר התנהגותיות ואחר לבדיקת VFSS). הנח "צינור זרבובית" יחיד (עם קצה אחד נסגר על ידי סוגרות) על רצפת כלוב בבית המכיל חומר מצעים טרי. הסוף הסגור צריך להיות הקרוב ביותר לפתיחת הזרבובית בתקרת החדר. צעד זה מבטיח אוורור נאות בזמן שנת עכברים מרובה הצטופפה בתוך הלילה קאמרי עומק. הסוף הפתוח מאפשר עכברים להיכנס באופן חופשי / לצאת מהחדר. הסר חומר העשרה אחר (למשל, nestlet וצריף), כדי לעודד עכברים לחקור ולישון בחדר הלילה (איור 6). צעד זה מבטיח עכברים שהם הסתגלו להיותו בתא לתקופות ממושכות לפני בדיקת VFSS. לספק גלולה אחת סטנדרטי מזון לכל עכבר על רצפת הכלוב לאכילה הלילה; לא מספק מים או מקורות הידרציה אחרים. השתמש במסנן עליון סטנדרטי להכיל את העכברים בכלוב לילה, כממדים של חדר התצפית למנוע מכסה חוט סטנדרטי מההתאמה בכלוב. אחסן את המכסה הוסרה חוט (המכיל מזון ובקבוק מים) בחלק העליון של ראש המסנן להכביד על המכסה ולמנוע עכברים לברוח. בצע את טעם בדיקה למחרת בבוקר, כפי שתואר להלן. הפוך פתרון מבחן בטעם שוקולד בבקבוק צינור קשית 30 מיליליטר, ללא הוספת חומר ניגוד (כלומר מים תחליף, לiohexol). מתכון זה מתואר בטבלה 1. הפוך בקבוק אחד בכל כלוב כדי להיבדק. הסר את תא התצפית ולהחליף את המכסה החוט סטנדרטית. מציע שוקולד בטעםפתרון (בטמפרטורת חדר, ~ 22 מעלות צלזיוס) במשך 2 דקות לכל כלוב, מוחדר דרך מכסה החוט. להעריך את טעם על ידי התבוננות התנהגויות שתייה במהלך תקופת בוחן 2 דקות. ציון טעימות על פי הקריטריונים הבאים: חביון עד משקאות העכבר הראשונים בזרבובית לפחות 5 שניות ללא הפרעה. אחוז של עכברים לכלוב ששותים פתרון. מספר העכברים שבו זמנית לשתות בזרבובית. הפתרון ידוע כטעים אם רוב העכברים בכל כלוב יש התקפים מרובים (sec> 5) הארוך של שתייה ואם עכברים מרובים לשתות בו זמנית מהזרבובית (איור 7). אם הפתרון בטעם השוקולד הוא לא טעים, לחזור על בדיקות את טעם עם משפרי טעם אחרים בריכוזים שונים לזהות פתרון מועדף יחיד. מציע עד ארבעה פתרונות שונים (בריכוזים שונים) אחד בכל פעםכדי אקראי לכלובים מרובים של עכברים ביום בדיקה אחת, ללא תקופת מתנה או פתרון כישלון. משפרי טעמים מתאימים לשקול לעכברים כוללים סוכר, גבינה, חמאת בוטנים, טעמי פירות ואגוזים שונים, וחלב. הערה: אל תבצע את טעם בדיקה יותר מפעם אחת בשבוע על מנת למנוע התייבשות מפרקי הסדרת מים חוזרים ונשנים. זה עלול לקחת מספר שבועות כדי לזהות את הפתרון המועדף עבור כל זן של עכברים בהצלחה. המטרה היא לזהות טעמי מועמד שיביאו ל( sec> 5) מרובה ארוך התקפי שתייה על ידי עכברים מייד (<30 שניות) לאחר חשיפה, ככישורים אלה נחשבים חיוניים להשגת תוצאות מוצלחות VFSS. לאחר פתרון טעם מועדף מזוהה, להחזיר את חדר תצפית לכל כלוב בבית כדי להמשיך אוויר התנהגות, תאר כדלקמן. צרף אחד קצה כובע לתא התצפית בסוף קרובחור סגלגל (זרבובית). מציע עכברים הפתרון בטעם השוקולד במשך 2-3 שעות על ידי החדרת צינור בקבוק קשית דרך החור הסגלגל בחלק העליון של החדר. צעד זה מבטיח כי כל העכברים הורגלו שתייה עמוקה בתוך חדר התצפית. הסר את מכסה התיל כדי להכיל את תא התצפית. מניחים גלולה מזון 1 לכל עכבר על רצפת כלוב הצריכה כרצונך מודעה בתקופת המבחן. לכסות את הכלוב עם ראש מסנן סטנדרטי למניעת עכברים לברוח ליתרת תקופת אוויר ההתנהגות. אחסן את המכסה הוסרה חוט (המכיל מזון ובקבוק מים) בחלק העליון של ראש המסנן להכביד על המכסה. לספק כרצונך מים ומזון מודעה בכלוב בבית כאשר אוויר התנהגות הושלם. לשטוף את תאי תצפית (צינורות וכובעים-סוף) ובקבוקי צינור קשית (פיות וצינורות צנטריפוגה) עם מים וסבון; לעקר ידי מעוקר לפי צורך. הימנע מבאמצעות אצטון כדי לנקות את הצינורות כפי שגורם לאפקט ערפול קבוע שהופך את הצינור אטום ולא שקוף. איור 6:. עכברים היכרות תצפית צ'יימברס עכברים הם באופן טבעי נוטה לחפש מחסה בחללים קטנים. כתוצאה מכך, הם נכנסים באופן חופשי ולחקור את צינור התצפית כאשר היא ממוקמת בכלוב בבית. רוב העכברים נמצאים ישנים בחדר בבוקר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. מרכיבים פתרון שוקולד (לטעימות בדיקה) שוקולד בטעם-Iohexol (לVFSS בדיקה) <td> סירופ שוקולד 3 מיליליטר 3 מיליליטר Iohexol (350 יוד מ"ג / מיליליטר) 0 מיליליטר 15 מיליליטר מים (DI או מסונן) נפח להתאים ל -30 מיליליטר סופי (27 מיליליטר) נפח להתאים ל -30 מיליליטר סופי (12 מיליליטר) נפח סופי 30 מיליליטר 30 מיליליטר טבלה 1: מבחן פתרון מועדף על ידי C57 וזני עכבר C57 / SJL בטעם שוקולד. איור 7:. את טעם בדיקת מחוון אחד העדפת טעם במהלך בדיקה את הטעם הוא מספר העכברים שבו זמנית לשתות מזרבובית יחידה בכלוב בבית. תמונה זו מראה ארבעה עכברים בו זמנית שתיית פתרון בטעם שוקולד, שזוהה כמשפר טעם מועדף על ידי זני C57 וC57 / SJL. 6. VFSS בדיקת הכנה עכברים כפופים לתקופת ויסות מים למשך לילה (כלומר, לעכב מים ל12-16 שעות), כמתואר בשלב 5 לעיל. הנח "צינור אוורור" יחיד (עם קצה אחד נסגר על ידי סוגרות) על רצפת כלוב בבית המכיל חומר מצעים טרי. הסוף הסגור צריך להיות הקרוב ביותר חורי האוורור בתקרת החדר. צעד זה מבטיח אוורור נאות בזמן שנת עכברים מרובה הצטופפה בתוך הלילה קאמרי עומק. הסוף הפתוח מאפשר עכברים להיכנס באופן חופשי / לצאת מהחדר. למחרת בבוקר, להסיר תאי תצפית מלוכלכים מכלובים ולשטוף בקצרה במים ברז ויבש לחלוטין בהכנה לבדיקת VFSS. הסר ונקי רק חדר אחד בכל פעם, כדי למנוע ערבוב בין תאי כלובים, אשר יכולה לגרום להתנהגויות חקרניות מוגזמות שלהתערב באופן משמעותי עם בדיקות VFSS. אם "צינורות זרבובית" במקום של "צינורות אוורור" לבדיקת VFSS, להכניס תקע סיליקון לתוך הפתח הזרבובית של תקרת חדר תצפית למניעת התנהגויות גישוש (איור 8). לייבל כל תא (לדוגמא, עם מספר הכלוב בבית) כדי למנוע בלבול. הערה: השתמש בסמן יבש למחוק לתייג כל צינור ניקה לפני הצבתו בחזרה בכלוב בבית. יש להימנע סמן קבע כי הוא נספג על ידי חומר הצינור ולא לשטוף, אפילו עם אלכוהול או אצטון. הכן את הפתרון בטעם שוקולד iohexol (או פתרון טעים אחר). מתכון לעשות אחד (30 מיליליטר) של פתרון המבחן (טבלת 1) לכמה כלובים. אמצעי זהירות לIOHEXOL: בקבוקים שלא נפתח iohexol חנות בטמפרטורת חדר, מוגן מפני אור. שימוש פתח בקבוקי iohexol בתוך 24שעות, כפי שהצמיגות והטעם עשויה להשתנות בתוך יום או ימים לאחר חשיפה לאוויר. לחלופין, להקפיא aliquots של חד-מנות (15 מיליליטר) בצינורות צנטריפוגה לאחסון לטווח ארוך. פתרונות בדיקת iohexol מוכנים יש להשתמש תוך כמה שעות על מנת להבטיח טריות ולמנוע הימנעות על ידי עכברים. לנהל פתרונות iohexol בטמפרטורת חדר, כדי למנוע בלבול המחקר בשל תופעות טמפרטורה על תפקוד סנונית. אין להקפיא כל פתרון מבחן מוכן שנותר, כטעם השוקולד הופך מרים עם הקפאה ותוצאות בהימנעות על ידי עכברים. הכן את סביבת השיקוף. השתמש חילוף תא תצפית (ריק) ויתד-קערה (או זרבובית צינור קשית) כדי לקבוע את הגובה האופטימלי ומיקום בתוך אלומת פלואורוסקופ המאפשרת הדמיה של שתייה במטוס לרוחב (האופקי). הגדר את קצב פריימי השיקוף 30 פריימים לשנייה; שיעורי מסגרת (אך לא נמוכים יותר) גבוהים יכולים לשמש אם זמין. ENsure שסמן כיול radiopaque ממוקם כראוי על המצלמה פלואורוסקופ / גלאי כך שהוא נראה על צג התצוגה במהלך המבחן כולו. צעד זה הוא הכרחי כדי לאפשר כיול של מדידות אורך משמשות לכימות פרמטרים סנונית. איור 8:. סיליקון Plug עת שימוש Peg-קערות משמאל: התוספת סיליקון. מימין: התוספת סיליקון נמשכת דרך הפתח צינור קשית בחלק העליון של חדר התצפית. תקע זה מונע עכברים מלהפוך מוסח על ידי פתיחת הזרבובית בעת שימוש בוו-קערה ולא צינור קשית במהלך בדיקת VFSS. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 7. VFSS בדיקה של עכברים <li> שים לב כל כלוב לזהות כאשר עכבר נכנס לחדר התצפית באופן חופשי. הרם את התא מחוץ לכלוב ועדינות לצרף קצה כובע 2 nd (עם וו-קערה המצורפת, אם צינור קשית לא ישמש), נזהר שלא לצבוט את העכבר (במיוחד הזנב). הערה: גישה זו מצמצמת את התגובה של עכבר לחץ עקב טיפול, אשר חשובה במיוחד עבור עכברים שנבדקים בפעם הראשונה. עם בדיקות חוזרות ונשנות, ניתן שידלו עכברים בקלות להיכנס לחדר כשהיא ממוקמת מולם בתוך הכלוב, או כאשר הושעתה על ידי הזנב על פתיחת התא. מקם את תא התצפית (המכיל את העכבר) בתוך המכונה השיקוף להתחיל בדיקות VFSS במישור הרוחבי (כלומר, קרן רנטגן האופקי). לספק את פתרון iohexol בטעם השוקולד (טבלת 1) באמצעות וו-קערה או בקבוק צינור קשית. אם אתם משתמשים בוו-קערה, לספק את הפתרון באמצעות מערכת אספקת המזרק המתוארת בשלב 3 לעיל. מערכת זו מאפשרת מילוי מהיר וקל של PEG-הקערה לפי צורך. אם אתם משתמשים בבקבוק צינור קשית, להכניס את צינור הקשית דרך הפתח הסגלגל בחלק העליון של חדר התצפית. הטה את הבקבוק כך שהזרבובית מופנה לכיוון מרכז התא. התחל הקלטת videofluoroscopy כאשר העכבר מתחיל לשתות. להתאים את המיקום של חדר התצפית (באמצעות שולחן מעלית מספריים בשלט הרחוק המתוארים בשלב 4), כך שמנגנון הבליעה גלוי בשדה הראייה. להשהות את ההקלטה בכל פעם שהעכבר הופך מהוו-הקערה או זרבובית כדי למזער את משך הזמן של חשיפה לקרינה. לחדש את ההקלטה כאשר תשואות העכבר כדי הזרבובית או וו-קערה. למלא את היתד-הקערה לפי צורך. להפסיק בודק אם העכבר לא שותה תוך 5 דקות. המטרה היא להקליט כמה לוןg (5 שניות>) התקפים של שתייה רצופה, אשר אופיינית עבור רוב העכברים בתוך 2 דקות הראשונות של בדיקה. חזור עכברי noncompliant לכלוב בבית (בלי מים) לבדיקה חוזרת במועד מאוחר יותר באותו היום; לא יעלה על תקופת ויסות מים 24 שעות. עכברים שנותרו noncompliant לשלושה ניסויים יוסרו מן המחקר. במידת הצורך, לשנות את מיקום פלואורוסקופ לבדוק עכברים במטוס הגבי-הגחון (כלומר, קרן רנטגן האנכי). מטוס זה משמש לזיהוי סטיות בזרימת בולוס דרך הלוע והוושט בבליעה. כאשר בודקים עכברים מרובים מאותה כלוב בבית: נקה את היתד-הקערה (וקצה צינור PE) או זרבובית צינור קשית עם מגבת נייר יבשה בין עכברים. נקה את חדר התצפית לפי צורך בין עכברים כדי להסיר כל iohexol ניתז על חדר הקירות. יש לשטוף את התא במים ברז ויבש במגבת נייר. כאשר בודקים עכברים הלוך ושובכלוב בבית שונה ma: השתמש בוו-קערה חדשה (או לשנות את זרבובית צינור הקשית). אחרת, עכברים עלולים להיות מוסחים על ידי הריח של עכברים אחרים ששתו מאותו הוו-הקערה או צינור קשית. הוו-הקערות וצינורות קשית צריכים להיות מסומנים כדי למנוע בלבול. כאשר בדיקה של כל העכברים בכלוב אחד הושלמה, לספק מים ומזון בכלוב בבית. לשטוף את תאי התצפית (צינורות וכובעים-סוף), וו-קערות, מערכת אספקת המזרק, ובקבוקי צינור קשית (פיות וצינורות צנטריפוגה, אם משתמש בו) עם מים וסבון; לעקר ידי מעוקר לפי צורך. השלך כל פתרון iohexol שנותר כפי שהורה הנחיות בטיחות; רשות ניקוז עשויה להיות מקובלת ברוב המתקנים. 8. ניתוח וידאו השתמש בתוכנת עריכת וידאו המאפשרת ניתוח מסגרת לפי מסגרת של הקלטות videofluoroscopy לכמת את הפרמטרים הסנונית של עניין (טבלה 2). </li> לזהות לפחות שני בודקים מיומנים לנתח כל וידאו בצורה עיוורה: סוקר ראשי וביקורות של אחד או שתיים משני. סוקר ראשי: צפה בכל וידאו כדי לזהות ולנתח 3-5 התקפי שתייה ארוכים (כ -5 שניות). קריטריון זה מבוסס על מחקרי סנונית שאינו רדיוגרפי פורסמו עם עכברים 13,14 וVFSS עם חולדות הראו כי 12 3-5 צעדים לפרמטר סנונית מספיקים עבור ניתוחים סטטיסטיים. ביקורות המשניות: באופן עצמאי לנתח 3-5 צעדים לפרמטר סנונית לכל עכבר שהיו תחילה זוהה ונותח על ידי הסוקר הראשי. לזהות פערי סוקר עבור כל עכבר. Re-לנתח את כל הסתירות כקבוצת מבקר להגיע ל -100% הסכמה. ממוצע 3-5 קונסנסוס הערכים (כלומר, אינו שנוי במחלוקת) לכל פרמטר לבלוע כדי לקבל את ממוצע הערך עבור כל עכבר לשימוש בניתוחים סטטיסטיים. כאשר פחות מ 3 measures מתקבל לפרמטר סנונית אחת לעכבר נתון, הזן ערך חסר (כלומר, לא אפס) בבסיס נתונים הסטטיסטי לפרמטר הסנונית המקביל. פרמטרי סנונית תיאור Inter-סנונית מרווח (ISI) מספר מסגרות וידאו בין שתי סנוניות רצופות, ללא הפרעה. מסגרת ההתחלה לחישוב ISI היא "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae לוושט באופן מיידי. המסגרת הסופית היא "מסגרת השאר" של הסנונית הבאה. מספר המסגרות בין שתי הסנוניות רצופות מחולק אז על ידי 30 מסגרות לשנייה (fps) להמיר לזמן (שניות). לסת טיול שיעור (Equivalent Lick Rate) הלשון היא לא ברורגלוי במהלך VFSS להתיר כימות של שיעור ללקק; עם זאת, שיעור טיול לסת ניתן לכמת בקלות. במהלך ליקוק, הלסת חייבת לפתוח להתיר את הלשון כדי לבלוט מהפה. לכן, מספר מחזורי לסת הפתוח / סגור (טיול) לשנייה (30 מסגרות), בעוד ששתייה היא שווה ערך לשיעור ללקק. כל מחזור טיול לסת מתחיל עם הלסת פתחה מקסימאלי (שעולה בקנה אחד עם בליטת לשון) ומסתיימת כאשר הלסת חוזרת לנפתחה עמדה מקסימלי. המחזורים הבאים של סגירת הלסת ופתיחה מחדש נספרים כפרקי לסת טיול בודד. לסת טיול מרחק מרחק הלסת פותחת במהלך מחזורי טיול לסת, למדוד במ"מ בין הלסת ושיניים החותכות בלסת תחתונות,. יחס ליק-סנונית מספר מחזורי טיול לסת המתרחשים במהלך כל ISI (כלומר, בין שתי סנוניות רצופות, ללא הפסקה). סנונית שערי מספר הסנוניות המתרחשות במהלך כל פרק 2 שניות של שתייה רצופה בזרבובית. בלוע Transit Time (PTT) הזמן שלוקח בולוס לבליעה דרך הלוע. מסגרת ההתחלה זהה למסגרת התחלת ISI (כלומר, "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae מייד). המסגרת הסופית היא כאשר הזנב של בולוס עבר את החוליה 2 nd צוואר רחם (C2), המהווה את ציון הדרך אנטומיים הברורה ביותר בעמוד השדרה הצווארי של העכבר לחלוטין. מספר המסגרות בין מסגרות ההתחלה וסיום מחולק אז על ידי 30 fps והמיר לאלפיות שניים (אלפיות שני). מהירות בולוס דרך הלוע מהירות בולוס בלוע נמדדת ביחס לPTT (שתואר לעיל). שימוש בתוכנת ImageJ, המרחק (מ"מ) מvalleculae לחולית C2 נמדד, בקנה המידה באמצעות סמן כיול. distanc זהדואר (מ"מ) מחולק לאחר מכן על ידי PTT (אלפיות שני) כדי לקבוע את מהירות בולוס (מ"מ / אלפיות שני). הוושט Transit Time (ETT) מסגרת התחלת ETT זהה למסגרת PTT הסוף (שתוארה לעיל). מסגרת סוף ETT היא כאשר בולוס נכנס לקיבה, אשר מוגדרת כהיעלמותו של בולוס מהוושט לחלוטין. מספר המסגרות בין מסגרות ההתחלה וסיום ETT מחולק אז על ידי 30 fps והמיר לmsec. מהירות בולוס דרך הוושט מהירות בולוס הוושט נמדדת ביחס לETT (שתואר לעיל). שימוש בתוכנת ImageJ, המרחק (מ"מ) נמדד הוא מחולית C2 לצומת גסטרו, טיפס באמצעות סמן כיול. מרחק זה (מ"מ) מחולק לאחר מכן על ידי ETT (אלפיות שני) כדי לקבוע את מהירות בולוס (מ"מ / אלפיות שני). בולוס המהיר דרך לוע והוושט פרמטר זה משמש כאשר C2 הוא לא ציון דרך האנטומי גלויה בקלות; ומכאן,לא ניתן להבחין בין בלוע ושלבי הוושט של בליעה. במקרים כאלה, מהירות בולוס דרך הלוע והגרון בשילוב לפרמטר סנונית אחת. מסגרת ההתחלה זהה למסגרת התחלת PTT (כלומר, "מסגרת השאר" שמקדימה את ההעברה גלויה של בולוס מvalleculae מייד). המסגרת הסופית היא זהה למסגרת סוף ETT (כלומר, כאשר בולוס נכנס לגמרי הקיבה). מספר המסגרות בין שני אירועים אלה מחולק על ידי 30 fps והמיר לmsec. פינת בולוס השימוש בתוכנת ImageJ, אזור בולוס נמדד לפי "מסגרת השאר" vallecular לפני תחילת סנונית בלוע, בקנה מידה באמצעות סמן כיול. פינת שאריות בלוע אזור שאריות בלוע נמדד באמצעות תוכנת ImageJ, טיפס באמצעות סמן כיול. נפח של נוזלי consumed הנפח של הנוזל נצרך מבקבוק צינור קשית קשה לאמוד עקב דליפה מהזרבובית. עם זאת, נפח הנוזל נצרך מוו-קערה ניתן לחשב באופן מדויק יותר באופן הבא: 1) לקבוע את הצפיפות (כלומר, יחס בין משקל לעוצמת קול) של הנפח המכויל של נוזל שהיה מנוהל בוו-הקערה, 2 ) לקבוע את המשקל של היתד-הקערה המכילה את הנוזל שיורית, 3) להיכנס לערכים אלה למשקל לממיר נפח (למשל, http://www.thecalculatorsite.com/conversions/weighttovolume.php. טבלה 2: לבלוע פרמטרי כימות במהלך Murine VFSS.

Representative Results

We have successfully designed a novel and replicable murine-specific VFSS protocol that includes test chambers that permit self-feeding, recipes for flavoring oral contrast agents, and a step-by-step test protocol that permits quantification of swallow physiology. The energy level capability of the fluoroscopy system determined which swallow parameters could be investigated in mice. We initially used high energy fluoroscopes designed for use with people and larger animals (e.g., GE Advantx, GE OEC 9600, and Omega Cardiac Cath CS-25, each at 30 frames per second). However, these systems had insufficient magnification capabilities for testing mice, which resulted in the animal filling only a small portion of the field of view (Figure 9). As a result, image quality was exceptionally poor, rendering it impossible to visualize most structures of the swallowing mechanism. Despite this limitation, we identified 7 objective VFSS swallow parameters that were consistently quantifiable for mice when using a conventional (i.e., high energy) fluoroscope in combination with the new murine VFSS protocol (Table 3). In addition, we identified the vallecular space as the anatomical trigger point for swallowing in healthy adult mice (3-17 months of age), as well as mice with conditions of advanced age (>18 months) and end-stage ALS. Figure 9: High Energy Fluoroscopy Systems. Left: Representative image of a mouse obtained using high energy (i.e., conventional) fluoroscopy systems. Note that the mouse fills only a small portion of the fluoroscopy field of view, thereby demonstrating the insufficient magnification capability of conventional fluoroscopes for imaging rodents. Right: Same image magnified post-capture using a video editing software program. Black arrow: swallow trigger point (valleculae). White arrow: bolus in the distal esophagus, immediately prior to passing through the GE junction (white asterisk). Please click here to view a larger version of this figure. SWALLOW PARAMETERS High Energy System Low Energy System Inter-Swallow Interval (ISI) X X Jaw Excursion Rate (Lick Rate Equivalent) X X Jaw Excursion Distance X X Lick-Swallow Ratio X X Swallow Rate  X X Pharyngeal Transit Time (PTT) X Bolus Speed through Pharynx X Esophageal Transit Time (ETT) X Bolus Speed through Esophagus X Bolus Speed through Pharynx and Esophagus X X Bolus Area  X Pharyngeal Residue Area X Volume of Liquid Consumed X X Table 3: Swallow Parameters Quantifiable Using High Versus Low Energy Fluoroscopy Systems. We recently obtained a low energy magnification fluoroscopy system called The LabScope (Glenbrook Technologies, Randolph, NJ) that was specifically designed for our lab for use with mice and other small rodents (Figure 10). However, the markedly greater magnification levels of this system rendered it impossible to view the entire swallowing mechanism of a mouse in a single field of view. Instead, two test positions are required, as shown in Figure 11. Position 1 permits visualization of the entire head and proximal thoracic region. This position is necessary for assessing the oral and pharyngeal stages of swallowing. Position 2 permits visualization from the swallow trigger point (i.e., valleculae) to the gastroesophageal (GE) junction. This position is necessary for assessing the esophageal stage of swallowing. Preliminary work using The LabScope in combination with the new murine VFSS protocol has identified 13 objective swallow parameters that are consistently quantifiable in mice, which is nearly double the number obtained using high energy (i.e., conventional) fluoroscopes (Table 3). This outcome is attributed to the advanced magnification capabilities of The LabScope, which allows for visualization of numerous anatomical structures (Figure 12) that were essentially invisible when using conventional systems: e.g., hyoid bone, trachea, and cervical vertebrae. As a result, we also were able to analyze the videos for evidence of laryngeal penetration and aspiration. Neither penetration nor aspiration was observed for any mouse in this study, regardless of health or disease conditions. Figure 10: The LabScope. Left: The LabScope performs as a desktop fluoroscope for small animals. Right: Close-up view of The LabScope with labeled components. The scissor lift table is positioning an observation chamber within the fluoroscope field of view. Please click here to view a larger version of this figure. Figure 11: Low Energy Fluoroscopy System. Images of a mouse obtained using a low energy fluoroscopy system. Note that the high magnification capability prevents visualization of the entire swallow mechanism within the fluoroscopy field of view. Left: Position 1 – permits visualization of the entire head and proximal thoracic region. The swallow trigger point (black arrow) is essentially centered within the field of view. Right: Position 2 – permits visualization from the swallow trigger point (black arrow) to the GE junction (white asterisk). Note the bolus passing through the distal esophagus (white arrow). Please click here to view a larger version of this figure. Figure 12: Anatomical Structures Visible Using a Low Energy Fluoroscopy System. Even at the lowest magnification setting (left), boney structures of the head and neck of a mouse are readily visible using our low energy fluoroscopy system (i.e., The LabScope). Anatomical structures within the black square are shown (and labeled) at higher magnification to the right. Improved visualization of boney structures permits quantification of several additional swallow parameters that were impossible to analyze using high energy fluoroscopes. Please click here to view a larger version of this figure. Swallow rate and inter-swallow interval are representative VFSS parameters that can be quantified using either low or high energy fluoroscopy systems in combination with the new murine VFSS protocol. These two swallow parameters were quantified for three groups of mice: SOD1-G93A (SOD1) transgenic mice (i.e., a model of ALS) at disease end-stage between 4-5 months of age, aged C57 mice (18-24 months of age), and a control group of healthy young (4-8 months of age) C57 mice and nontransgenic littermates from the SOD1 colony. All data pertain to spout drinking only, using either a low or high energy fluoroscopy system. No significant differences were found between young C57 mice and young nontransgenic (control) mice from the SOD1 colony relative to these two swallow parameters; therefore, data were combined into a general “control” group of young healthy mice for comparison with aged C57 mice and end-stage SOD1 mice. Swallow rate (i.e., the number of swallows during 2 consecutive seconds of uninterrupted drinking) was significantly slower for SOD1 mice compared to aged C57 mice and controls. Inter-swallow interval (i.e., the time between two successive swallows) was not significantly different between groups. These findings support the notion that dysphagia profiles are likely to be distinctly different for each disease condition (Figure 13). Figure 13: Preliminary Findings. This figure shows representative preliminary findings for two VFSS swallow parameters quantified using the murine VFSS protocol: swallow rate (left) and inter-swallow interval (right). Swallow rate was significantly slower for SOD1 mice compared to aged C57 mice and controls. No significant group differences were identified for inter-swallow interval. Lines at the top of the bars indicate statistically significant differences (p < 0.05) between groups, identified using Bonferroni pairwise comparisons. Error bars represent ± 1 SEM. Please click here to view a larger version of this figure.

Discussion

Hundreds of murine (mouse and rat) models are commercially available to study human diseases. However, only three murine disease models have been specifically investigated relative to dysphagia: a mouse model of ALS13,14 and rat models of Parkinson’s disease12,15-17 and stroke18. Each of these preliminary studies utilized different methodologies to assess dysphagia, rendering it impossible to derive meaningful comparisons between species and diseases. This major limitation may be overcome in future studies by utilizing the newly developed murine VFSS protocol that permits objective quantification of numerous swallow parameters in self-feeding animals.

Successful VFSS outcomes are dependent upon three critical components: 1) test chambers that permit self-feeding while standing unrestrained in a confined space, 2) recipes that mask the aversive taste/odor of commercially-available oral contrast agents, and 3) a step-by-step test protocol that permits quantification of swallow physiology. The combined effect produces a comfortable, low stress, self-feeding examination environment that evokes typical feeding and swallowing behaviors. Elimination of one or more of these components will have a detrimental impact on the study results. Examples of negative outcomes include inability to maintain animals in the fluoroscopy field of view, undesirable behaviors that distract from drinking, aversion to the oral contrast agent, and inability to quantify swallow parameters due to insufficient drinking episodes.

A major challenge in obtaining optimal VFSS outcomes was designing a suitable test chamber. Numerous revisions of our prototype design culminated in an observation chamber that sufficiently maintains mice in the field of view and prevents behaviors that distract from drinking. The chambers were made using milling machines to obtain uniform dimensions of the tubes and end-caps, thereby ensuring interchangeability of components for several observation chambers of the same diameter. The inner dimensions (diameter and length) were matched to be slightly larger than an adult mouse’s body size, which resulted in a narrow test chamber that sufficiently permits walking in a straight line and turning around. The narrow design, in combination with strategic positioning of the spout and peg-bowl at only the end, maintains the head and body of mice aligned along the length of the chamber while drinking. Once engaged in drinking, mice remain remarkably self-stabilized at the spout or bowl for several seconds at a time, resulting in minimal movement artifact to interfere with testing. Thus, it is possible to obtain undistorted, close-up observation/video recording and videofluoroscopic imaging of mice while drinking in the lateral and dorsal-ventral planes.

Mice (and other small rodents) are naturally inclined to seek shelter in small spaces. As a result, they freely enter the test chamber (with one end already closed by an end-cap) when it is placed in the home cage, thereby eliminating stress/anxiety caused by handling (i.e., manually picking up the animal to place it in the chamber). Once the mouse enters the chamber, the other end is closed by attaching a 2nd end-cap. This design prevents escape while creating a low anxiety test chamber for mice to freely explore.

The square shape of the chamber provides built-in motion stability that permits it to be used in a free-standing fashion, thus eliminating the need for testing within a standard rodent cage. The entire apparatus is lightweight, portable, stackable for storage purposes, sturdy, easy to clean, and can be autoclaved. While the chambers were initially designed for use with fluoroscopy, they also are compatible with spot-film radiography, neuroimaging (e.g., MRI, PET, CT), and visual observation/video recording of various behaviors.

A second major challenge to overcome was masking the aversive taste/odor of oral contrast agents (i.e., barium sulfate and iohexol). Given that taste sensitivity varies widely among mouse strains19-21 and perhaps with age22,23, it was necessary to identify a single test solution that was palatable to all mice, regardless of strain and age. This outcome is essential to permit direct comparisons of swallow function/dysfunction across strains and ages, while eliminating confounding results due to differences in rheological (e.g., viscosity, density, etc.) and chemical properties of the test solutions. To this end, we developed a simple, rapid palatability screening approach to identify the preferred flavor enhancer to mask the aversive taste/odor of oral contrast agents during murine VFSS. Methods were modeled after the brief exposure test, which requires a lickometer (i.e., lick sensor) to record lick rates during the first 2 min after a water regulation period (i.e., withholding water overnight) to induce thirst24,25. A lickometer was not available for this study; therefore, preference was assessed by behavioral observations, as well as standard video recording methods for lick rate that have been previously validated in our lab13,14. Using this palatability screening approach, chocolate was identified as the preferred flavor enhancer by C57 and C57/SJL strains. Specifically, 100% of the mice in each cage readily drank chocolate-flavored solutions within 30 sec of exposure, with multiple mice simultaneously drinking at the spout. However, the addition of barium resulted in only brief drinking bouts by most mice, regardless of barium or chocolate concentration.

An alternative to barium is iohexol, an iodine-based contrast agent that has only recently been recognized as a suitable alternative to barium sulfate for human VFSS10; thus, it has not yet been standardized for this purpose. Several different concentrations of chocolate-flavored iohexol were offered to mice. Recipes containing up to a 50% solution of stock iohexol (350 mg iodine per ml) were readily drank by most mice after an overnight water regulation period. Higher concentrations resulted in avoidance behaviors. A 50% iohexol (350 mg iodine per ml) solution produced sufficient radiodensity while being swallowed by mice, whereas lower concentrations were markedly less visible and hindered quantification of swallow physiology. Therefore, the optimal test solution for VFSS with mice was identified as a 50% iohexol solution with chocolate flavor added. Repeat palatability testing did not result in avoidance behaviors or adverse events.

A third challenge to overcome was preventing mice from turning/tilting their head while drinking, which obscures visualization of the swallowing mechanism during VFSS. Drinking from a peg-bowl positioned just above the floor at one end of the chamber resolved this problem. There are several additional advantages of using a peg-bowl instead of a sipper tube bottle. For example, a calibrated volume of liquid can be pipetted into the peg-bowl through a ventilation hole in the end-cap of the observation tube. This approach permits quantification of the minute volume of test solution consumed during the brief VFSS test duration. Moreover, the increased surface area of the test solution in the peg-bowl, compared to a small sipper tube opening, may provide increased olfactory stimulation to further motivate drinking. Peg-bowls may be better suited for studying young or smaller strain mice, as the bowl height is a standardized distance from the floor. In contrast, sipper tube lengths must be adjusted to accommodate different sized mice, which adds another potentially confounding variable to consider. Also, mouse models of neurological diseases may have difficulty reaching a sipper tube bottle due to motor impairment of the limbs, whereas they can easily reach a peg bowl. Mice with tongue and/or jaw dysfunction may be unable to sufficiently press the ball in the spout to access the liquid; using peg-bowls can eliminate this confound. For these reasons, the use of peg-bowls over sipper tube bottles is the preferred method of murine VFSS testing. However, the observation chambers were designed to accommodate spout drinking as needed. An important caveat to consider is that lick rates are known to differ between spout and bowl drinking13,26. Therefore, the choice of either spout or peg-bowl for VFSS must be consistent within and between experiments.

A fourth challenge was to identify quantifiable swallow parameters for mice that are comparable to the VFSS parameters commonly used in human research studies and clinical practice. Our preliminary findings showed the type of fluoroscopy system determines which swallow parameters can be investigated in mice. Most research centers and medical settings have high energy (75-95 kV, 1-5 mA) fluoroscopes designed for use with people and larger animals, which result in exceptionally poor image quality when testing mice and other small animals. As an example, a recent study using a high energy fluoroscope with rats was able to identify only 4 quantifiable swallow parameters12, and we were able to identify only 7 swallow parameters for mice in this present study. To overcome this major limitation, we recently obtained a low energy fluoroscopy system called The LabScope (Glenbrook Technologies). The system is a miniature fluoroscope that generates a continuous cone-beam of X-rays with photon energies between 15 and 40 kV and a peak tube current of 0.2 mA (8 W maximum power). The lower energy levels of this system are better attenuated by the thin bone and soft tissue of mice and thus provide higher contrast resolution than conventional (i.e., high energy) fluoroscopes. The X-ray beam of The LabScope is directed at a 5 cm diameter image intensifier, which is markedly smaller than the 15-57 cm diameter image intensifier of conventional fluoroscopes. The minimum source-to-intensifier distance (SID) of The LabScope is ~6 cm (in contrast to ~30 cm for conventional fluoroscopes), which provides increased magnification capabilities. In addition, The LabScope uses patented technology that digitally magnifies the image up to 40 times in real time, without altering the SID. The result is in essence an X-ray microscope that can zoom in and out in real time to view small regions of interest, such as the swallowing mechanism of a mouse.

A major advantage of this low-energy fluoroscopy system is improved radiation safety. In addition to animals receiving lower radiation doses with The LabScope, researchers using the system are exposed to significantly less radiation scatter. The radiation exposure directly in front of the unit at the control panel is 10.3 mR/hr. At a distance 1 m in front of the unit, exposure drops to 580 µR/hr. Most other locations in the room have very low exposure below 10 µR/hr. Despite this improvement, we have taken extra measures to improve radiation safety. For example, leaded acrylic shielding has been added around The LabScope to block scattered X-ray photons, which enables researchers to conduct murine VFSS testing without wearing personal shielding (e.g., lead aprons, thyroid shields, and glasses). In addition, the clear acrylic permits visualization of the mouse from a distance. Further radiation safety is provided by a motorized scissor lift table, which is controlled remotely by the investigator. From a distance up to 3 m from the fluoroscope, researchers can use the remote-controlled device to adjust the vertical and horizontal position of the observation chamber within the X-ray beam. As a result, the anatomical regions of interest can be maintained within the fluoroscopy field of view while the mouse freely moves within the observation chamber. Although the scissor lift was designed for use with The LabScope, it also is compatible for use with conventional fluoroscopes to improve radiation safety for researchers. A final step to improve radiation safety during murine VFSS entails the use of a syringe delivery system for liquids. This system includes a 3-4 foot (or longer, if needed) length of PE tubing, which permits fast and efficient delivery of liquids into the peg-bowl from a distance. This syringe delivery system for liquids, in combination with the observation chambers, also can be used with conventional fluoroscopes.

Preliminary work using The LabScope, in combination with the new murine VFSS protocol, demonstrates a major advantage of over conventional systems: the number of swallow parameters that can be reliably quantified is nearly doubled. However, soft tissue structures of the swallowing mechanism (e.g., tongue, velum, posterior pharyngeal wall, and epiglottis) of mice are not readily visible when using low or high energy fluoroscopy systems. Therefore, we focused on quantifying bolus flow measures rather than the biomechanics of swallowing. We were predominantly interested in parameters that could be quantified based on units of time, area, distance, volume, etc., rather than using Likert-type scale measures. Numerous bolus flow parameters meeting this requirement have been described in the human VFSS literature, such as oral transit time27-29, pharyngeal transit time27-33, and esophageal transit time34-36, to name but a few. Bolus transport through the oral cavity was not readily visible in mice, likely due to the small bolus size during spontaneous drinking. However, we were able to reliably quantify pharyngeal and esophageal transit times, as well as several other measures pertaining to bolus flow and clearance. Identification of additional translational swallow parameters is expected as we optimize the capabilities of The LabScope.

Results of this study showed that mice take several rhythmic licks per swallow during spontaneous drinking, with each small liquid bolus sequentially filling the vallecular space before triggering the pharyngeal swallow. This behavior, which is typical for mammals that use licking as the primary means of ingesting liquid37-40, resembles the rhythmic suck-swallow pattern of human infant swallowing and all infant mammals in general. Infant swallowing physiology is characterized by several rhythmic sucks followed by a reflexive pharyngeal swallow, commonly described as the suck-swallow cycle37,41-43. Thus, the rhythmic tongue and jaw movements involved in the ingestive licking behaviors of mice may be more comparable to ingestive sucking behaviors of human infants rather than cup drinking by children and adults. We have therefore been quantifying the lick rate and lick-swallow ratio of mice for future comparisons with the suck rate and suck-swallow ratio of human infants. Perhaps murine VFSS research will provide insight into developmental swallowing disorders.

As with any new research method, areas for improvement have been identified. For example, the murine VFSS protocol was developed using only C57 and C57/SJL mouse strains; it has not yet been tested with rats. The observation chambers will need to be scaled up in size (diameter and length) to accommodate the larger body size of rats. Also, it is unknown if chocolate-flavored iohexol is suitable as a universal murine VFSS test solution. Therefore, larger scale testing with multiple strains of mice and rats is warranted for this purpose. Also, the use of barium as a contrast agent for murine VFSS should not be ruled out. Mice clearly preferred the iohexol recipes over barium; however more rigorous and systematic attempts at masking the aversive taste/odor of barium may provide palatable alternatives to iohexol. Future studies comparing the effects of iohexol and barium sulfate (as well as other potential oral contrast agents) on taste preference and swallow physiology in mice and rats would undoubtedly provide important information that is directly relevant and translational to human VFSS.

VFSS with humans includes several consistencies of foods and liquid, and dysphagia is most apparent when swallowing thin liquids and dry, solid foods44,45. The murine VFSS protocol is therefore being expanded to include additional consistencies that may facilitate detection and quantification of dysphagia in disease models. It also will be necessary to conduct viscosity testing of the liquid recipes for murine VFSS in order to adjust the viscosities to match those used during human VFSS. Addressing these limitations will facilitate identification of translational VFSS biomarkers of dysphagia that can be directly compared between mice, rats, and humans.

The utility of murine VFSS may be significantly improved by implanting radiopaque markers into soft tissue structures of the swallowing mechanism that are otherwise not visible, thereby permitting investigations of the biomechanics of swallowing. This approach has been successfully used for many years to study the biomechanics of swallowing in infant pigs, using an assortment of metal clips and wires37,42. We expect the use of similar, but smaller, markers in mice would permit quantification of several additional swallow parameters for comparison with larger mammals, including humans. We are currently developing methodology for implanting radiopaque markers into the tongue, soft palate, pharynx, larynx, and proximal esophagus of mice to test this hypothesis.

The video recording frame rate of The LabScope and conventional fluoroscopes is limited to 30 frames per sec (fps). However, our preliminary results showed that the entire pharyngeal stage of swallowing for healthy mice occurs in less than 66 msec (i.e., 2 frames), which is approximately 10 times faster than humans. Thus, the pharyngeal phase of swallowing in mice occurs so quickly that the details are not appreciable with a 30 fps camera. A higher frame rate (likely >100 fps) will be necessary to sufficiently visualize and quantify the extremely rapid and complex movements of the pharyngeal stage of swallowing in mice and other rodents. In conjunction with a higher frame rate, incorporating biplanar technology for 3D fluoroscopic imaging would certainly expand the utility murine VFSS. Therefore, future design considerations should include a higher frame rate camera and biplanar imaging capabilities.

Lastly, low-dose radiation has been shown to cause sterility in female C57 mice, resulting in altered levels of ovarian-stimulated hormones that may confound life-span studies46. Outcomes pertaining specifically to the effects of repeated low-dose radiation exposure associated with VFSS testing have not yet been investigated in mice, other animals, or humans. However, ovarian dysfunction (not related to radiation exposure) in human females has been linked to gastrointestinal motility disorders, and specifically to dysphagia in some cases47, which provides yet another caveat to consider when designing future VFSS studies that include females (animals and humans). Exclusion of females should be avoided, as significant gender differences in swallow function have been reported for people48,49 and would be important to detect and characterize in animal disease models as well. Therefore, outcomes from longitudinal VFSS studies in mice and rats of both sexes have tremendous translational potential for humans relative to dysphagia, as well as to the risks of low-dose radiation exposure associated with repeat VFSS testing.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We graciously thank additional members of the Lever Lab who contributed to data collection (Andries Ferreira, Danarae Aleman, Alexis Mok, Kaitlin Flynn, Elizabeth Bearce, and Matan Kadosh) and manuscript review (Andries Ferreira, Rebecca Schneider, and Kate Robbins). We also acknowledge Roderic Schlotzhauer and Edwin Honse from the MU Physics Machine Shop for their design input and fabrication of the rodent observation tubes used in this study. We are especially appreciative of Malea Jan Kunkel (Radiology Supervisor in the Veterinary Medicine and Surgery Department at the University of Missouri – College of Veterinary Medicine) and Jan Ivey (Manager of the Research Animal Cath Lab at the University of Missouri – School of Medicine) for demonstrating constant patience and motivation while operating the high energy fluoroscopes as we developed the murine VFSS protocol. Funding sources for this study included NIH/NIDCD (TE Lever), NIH/NINDS (GK Pavlath), Otolaryngology – Head and Neck Surgery start-up funds (TE Lever), MU PRIME Fund (TE Lever), Mizzou Advantage (TE Lever), and the MU Center on Aging (TE Lever).

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Polycarbonate tubing for observation chambers McMaster-Carr 3161T41 Body of observation tubes, 2"X2" diameter, 0.080" thick wall
Polycarbonate sheet  for observation chambers McMaster-Carr 9115K71 End-caps for observation tubes, 2"x12"x3/4"
Polycarbonate sheet  for observation chambers McMaster-Carr 8574K281 Peg-bowls for observation tubes
Silicone O-rings  for end-caps of observation chambers McMaster-Carr 9396K108 S1138 AS568-029, pack of 25
http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r 
Silicone stoppers for observation chambers McMaster-Carr 2903K22 Package of 10 stoppers to plug the oval opening in the top of the observation chamber when using a peg-bowl
http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at
Centrifuge tubes for sipper tube bottles Evergreen Scientific 222-3530-G80 30 ml freestanding centrifuge tubes, with caps, sterile
https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/ 
Silcone stoppers for sipper tube bottles Saint-Gobain Performance Plastics DX263031-10  Number 31D, size: 26 mm bottom, 32 mm top, 30 mm high; 10 pack; 
http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&PageBrand=STOPPERS
Stopper borers for sipper tube bottles Thomas Scientific 3276G40 Cork Borer Set that ranges from 3/16-15/16 inch 
http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt
Drinking tubes for sipper tube bottles Ancare TD-100  2 1/2” long drinking tubes with 5/16” opening, straight ball-spout
http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point 
Iohexol for making oral contrast agent solution GE Healthcare 350 mg iodine per ml
http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque 
Chocolate syrup for flavoring oral contrast agent Herseys
10 ml syringe for syringe delivery system Becton, Dickinson and Company 309604 Luer lock tip syringe without needle, 100 per box
http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp
Catheter tubing for syringe delivery system Becton, Dickinson and Company 427451 Polyethylene Tubing (Non-Sterile) (PE 240) 100'
http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp 
Needle for syringe delivery system Becton, Dickinson and Company 427560 15-gauge needle, fits into PE 240 catheter tubing
http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp 
Delrin acetal resin rod for syringe delivery system McMaster-Carr 8576K15 1/2 inch diameter, black
http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf 
Acrylic sheeting for scissor lift Ponoko Laser cut
http://www.ponoko.com 
3D printed ABS frame Engineering Rapid Prototyping Facility, University of Missouri
Brass rods for scissor lift Amazon TTRB-03-12-03 made into axles
http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M
Drawer slide for scissor lift Richelieu 10292G116 Attaches to base of scissor lift
http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754
28BYJ-48 stepper motor for scissor lift 2 each
ULN2003 Darlington transistor array for scissor lift Toshiba ULN2003APG Used as stepper drivers (2 each)
ATTINY85 microcontroller for scissor lift Atmel ATTINY85-20PU 2 each
http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html
Nylon spur gear McMaster-Carr 57655K34 2 each
http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz
Nylon spur gear rack McMaster-Carr 57655K62 2 each
http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9
4-40 nylon machine screws McMaster-Carr 95133A315 Lift assembly
http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q
4-40 nylon hex nuts McMaster-Carr 94812A200 Lift assembly
http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29
Buna-N O-Ring AS568A Dash No. 104 McMaster-Carr 9452K318 Lift assembly
http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7

References

  1. Shigemitsu, H., Afshar, K. Aspiration pneumonias: under-diagnosed and under-treated. Curr Opin Pulm Med. 13 (2), 192-198 (2007).
  2. Gresham, S. L. Clinical assessment and management of swallowing difficulties after stroke. Med J Aust. 153 (7), 397-399 (1990).
  3. Marik, P. E., Kaplan, D. Aspiration pneumonia and dysphagia in the elderly. Chest. 124 (1), 328-336 (2003).
  4. Marik, P. E. Pulmonary aspiration syndromes. Curr Opin Pulm Med. 17 (3), 148-154 (2011).
  5. Logemann, J. A., Larsen, K. Oropharyngeal dysphagia: pathophysiology and diagnosis for the anniversary issue of. Diseases of the Esophagus. Dis Esophagus. 25 (4), 299-304 (2012).
  6. Logemann, J. A. Swallowing disorders. Best practice & research Clinical gastroenterology. 21 (4), 563-573 (2007).
  7. Martin-Harris, B., Jones, B. The Videofluorographic Swallowing Study. Physical Medicine and Rehabilitation. Clinics of North America. 19 (4), 769-785 (2008).
  8. Dietsch, A. M., Solomon, N. P., Steele, C. M., Pelletier, C. A. The effect of barium on perceptions of taste intensity and palatability. Dysphagia. 29 (1), 96-108 (2014).
  9. Stokely, S. L., Molfenter, S. M., Steele, C. M. Effects of barium concentration on oropharyngeal swallow timing measures. Dysphagia. 29 (1), 78-82 (2014).
  10. Harris, J. A., et al. The Use of Low-Osmolar Water-Soluble Contrast in Videofluoroscopic Swallowing Exams. Dysphagia. , (2013).
  11. Hillel, A., Miller, R. Bulbar Amyotrophic Lateral Sclerosis: Patterns of Progression and Clinical Management. Head & Neck. 11, 51-59 (1989).
  12. Russell, J. A., Ciucci, M. R., Hammer, M. J., Connor, N. P. Videofluorographic assessment of deglutitive behaviors in a rat model of aging and Parkinson disease. Dysphagia. 28 (1), 95-104 (2013).
  13. Lever, T. E., et al. An animal model of oral dysphagia in amyotrophic lateral sclerosis. Dysphagia. 24 (2), 180-195 (2009).
  14. Lever, T. E., et al. A mouse model of pharyngeal dysphagia in amyotrophic lateral sclerosis. Dysphagia. 25 (2), 112-126 (2010).
  15. Ciucci, M. R., et al. Tongue force and timing deficits in a rat model of Parkinson disease. Behavioural Brain Research. 222 (2), 315-320 (2011).
  16. Ciucci, M. R., Schaser, A. J., Russell, J. A. Exercise-induced rescue of tongue function without striatal dopamine sparing in a rat neurotoxin model of Parkinson disease. Behavioural Brain Research. 252, 239-245 (2013).
  17. Plowman, E. K., Kleim, J. A. Behavioral and neurophysiological correlates of striatal dopamine depletion: A rodent model of Parkinson’s disease. Journal of Communication Disorders. 44 (5), 549-556 (2011).
  18. Sugiyama, N., et al. A novel animal model of dysphagia following stroke. Dysphagia. 29 (1), 61-67 (2014).
  19. Bachmanov, A. A., Reed, D. R., Li, X., Beauchamp, G. K. Genetics of sweet taste preferences. Pure Appl Chem. 74 (7), 1135-1140 (2002).
  20. Ishiwatari, Y., Bachmanov, A. A. NaCl taste thresholds in 13 inbred mouse strains. Chem Senses. 37 (6), 497-508 (2012).
  21. Pinhas, A., et al. Strain differences in sucrose- and fructose-conditioned flavor preferences in mice. Physiol Behav. 105 (2), 451-459 (2012).
  22. Midkiff, E. E., Bernstein, I. L. The influence of age and experience on salt preference of the rat. Dev Psychobiol. 16 (5), 385-394 (1983).
  23. Niimi, K., Takahashi, E. Differences in saccharin preference and genetic alterations of the Tas1r3 gene among senescence-accelerated mouse strains and their parental AKR/J strain. Physiol Behav. , (2014).
  24. Weijnen, J. A. Licking behavior in the rat: measurement and situational control of licking frequency. Neurosci Biobehav Rev. 22 (6), 751-760 (1998).
  25. Weijnen, J. A. Lick sensors as tools in behavioral and neuroscience research. Physiol Behav. 46 (6), 923-928 (1989).
  26. Kobayashi, M., et al. Electrophysiological analysis of rhythmic jaw movements in the freely moving mouse. Physiol Behav. 75 (3), 377-385 (2002).
  27. Dantas, R., et al. Effect of swallowed bolus variables on oral and pharyngeal phases of swallowing. 258, G675-681 (1990).
  28. Johnsson, F., Shaw, D., Gabb, M., Dent, J., Cook, I. Influence of gravity and body position on normal oropharyngeal swallowing. American Journal of Physiology. 35 (5), G653-G658 (1995).
  29. Han, T. T., Paik, N. -. J., Park, J. W. Quantifying swallowing function after stroke: A functional dysphagia scale based on videofluoroscopic studies. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (5), 677-682 (2001).
  30. Molfenter, S. M., Steele, C. M. Kinematic and temporal factors associated with penetration-aspiration in swallowing liquids. Dysphagia. 29 (2), 269-276 (2014).
  31. Kendall, K. A., McKenzie, S., Leonard, R. J., Goncalves, M. I., Walker, A. Timing of events in normal swallowing: A videofluoroscopic study. Dysphagia. 15, 74-83 (2000).
  32. Choi, K. H., Ryu, J. S., Kim, M. Y., Kang, J. Y., Yoo, S. D. Kinematic analysis of dysphagia: Significant parameters of aspiration related to bolus viscosity. Dysphagia. 26, 392-398 (2011).
  33. Molfenter, S. M., Steele, C. M. Variation in temporal measures of swallowing: Sex and volume effects. Dysphagia. 28, 226-233 (2013).
  34. Alves, L. M. T., Secaf, M., Dantas, R. Effect of a bitter bolus on oral, pharyngeal, and esophageal transit of healthy subjects. Arquivos de gastroenterologia. 50 (1), 31-34 (2013).
  35. Dalmazo, J., Aprile, L. R. O., Dantas, R. O. Esophageal contractions, bolus transit and perception of transit after swallows of liquid and solid boluses in normal subjects. Arquivos de gastroenterologia. 49 (4), 250-254 (2012).
  36. Kahrilas, P. J., Dodds, W. J., Hogan, W. J. Effect of peristaltic dysfunction on esophageal volume clearance. Gastroenterology. 94 (1), 73-80 (1988).
  37. German, R. Z., Crompton, A. W., Levitch, L. C., Thexton, A. J. The mechanism of suckling in two species of infant mammal: Miniature pigs and long-tailed macaques. Journal of Experimental Zoology. 261 (3), 322-330 (1992).
  38. Herring, S. W., Scapino, R. P. Physiology of feeding in miniature pigs. Journal of Morphology. 141 (4), 427-460 (1973).
  39. Gordon, K. R., Herring, S. W. Activity patterns within the genioglossus during suckling in domestic dogs and pigs: Interspecific and intraspecific. Brain, Behavior, and Evolution. 30 (5-6), (1987).
  40. Hiiemae, K. M., Palmer, J. B. Food transport and bolus formation during complete feeding sequences on foods of different initial consistency. Dysphagia. 14 (1), 31-42 (1999).
  41. Thexton, A. J., Crompton, A. W., German, R. Z. EMG activity in the hyoid muscles during pig suckling. Journal of Applied Physiology. 112, 1512-1519 (2012).
  42. Thexton, A. J., Crompton, A. W., German, R. Z. Transition from suckling to drinking at weaning: A kinematic and electromyographic study in miniature pigs. Journal of Experimental Zoology. 280 (5), 327-343 (1998).
  43. Goldfield, E. C., Richardson, M. J., Lee, K. G., Margetts, S. Coordination of sucking, swallowing, and breathing and oxygen saturation during early infant breast-feeding and bottle-feeding. Pediatric Research. 60 (4), 450-455 (2006).
  44. Ottaviano, F. G., Linhares Filho, T. A., Andrade, H. M., Alves, P. C., Rocha, M. S. Fiberoptic endoscopy evaluation of swallowing in patients with amyotrophic lateral sclerosis. Braz J Otorhinolaryngol. 79 (3), 349-353 (2013).
  45. Inamoto, Y., et al. The effect of bolus viscosity on laryngeal closure in swallowing: kinematic analysis using 320-row area detector CT. Dysphagia. 28 (1), 33-42 (2013).
  46. Spalding, J. F., Thomas, R. G., Tietjen, G. L., Rein, S. e. r. e. n. e. . Los Alamos National Laboratory. , (1982).
  47. Palomba, S., Di Cello, A., Riccio, E., Manguso, F., La Sala, G. B. Ovarian function and gastrointestinal motor activity. Minerva Endocrinol. 36 (4), 295-310 (2011).
  48. Alves, L. M., Cassiani Rde, ., Santos, A., M, C., Dantas, R. O. Gender effect on the clinical measurement of swallowing. Arq Gastroenterol. 44 (3), 227-229 (2007).
  49. Logemann, J. A., Pauloski, B. R., Rademaker, A. W., Kahrilas, P. J. Oropharyngeal swallow in younger and older women: videofluoroscopic analysis. J Speech Lang Hear Res. 45 (3), 434-445 (2002).

Play Video

Cite This Article
Lever, T. E., Braun, S. M., Brooks, R. T., Harris, R. A., Littrell, L. L., Neff, R. M., Hinkel, C. J., Allen, M. J., Ulsas, M. A. Adapting Human Videofluoroscopic Swallow Study Methods to Detect and Characterize Dysphagia in Murine Disease Models. J. Vis. Exp. (97), e52319, doi:10.3791/52319 (2015).

View Video