Paw-גרירה: רומן, ניתוח רגיש של מבחן צילינדר העכבר
Summary
ניתוח הסימטריה forelimb הקלאסי של מבחן הגליל משמש באופן שגרתי כדי להעריך גירעונות התנהגות בחולדות הבאים פגיעה מוחית או שבץ; עם זאת, זה לא מצליח לזהות את הגירעונות עקביים בעכברים. מחקר זה מוכיח כי כימות כפת גרירת התנהגות הוא ניתוח רגיש יותר של פגיעה מוחית בעכברים.
Abstract
מבחן הגליל משמש באופן שגרתי כדי לחזות נזק איסכמי מוקד לקליפת המוח המוטורי forelimb במכרסמים. כאשר הניחו בגליל, מכרסמים לחקור על ידי גידול ולגעת בקירות של הגליל בכפות forelimb לתמיכה ביציבה. בעקבות פציעת איסכמי לקליפת המוח הסנסורית forelimb, חולדות להסתמך יותר בכבדות על כפת forelimb המושפעת לתמיכה ביציבה וכתוצאה מכך פחות נגיעות בכפה המושפעת שנקראת סימטריה forelimb. לעומת זאת, נזק איסכמי מוקדי במוח העכבר לא מצליח לגרום לגירעונות עקביים דומים בסימטרית forelimb. בעוד גירעונות הסימטריה forelimb הם נצפו לעתים רחוקות, עכברים אין להפגין התנהגות פוסט שבץ רומן נקרא "כפת גרירת". Paw גרירת היא הנטייה לעכבר כדי לגרור כפתה המושפעת לאורך קיר הצילינדר ולא ישירות מלדחוף את הקיר כאשר פירוק מאחורי לעמדת ארבעה רגליים. אנחנו הוכחנו בעבר שהתנהגות גרירת כפה היא רגישה מאוד לפציעות איסכמי בקליפת המוח קטנות לקליפת המוח המוטורי forelimb. כאן אנו מספקים פרוטוקול מפורט לניתוח גרירה-כפה. אנו מגדירים מה היא כפת גרירה ולהדגים כיצד לכמת גרירה-כפת התנהגות. מבחן הגליל הוא בדיקה פשוטה ולא יקרה לניהול ואינו דורש מראש הכשרה או אסטרטגיות מניעת מזון. בשימוש בניתוח גרירה-כפה עם מבחן הגליל, זה ממלא נישה לניבוי פציעות איסכמי קליפת המוח כגון photothrombosis ואנדותלין-1 (ET-1) איסכמיה -induced – שני דגמים שהולכים וגוברים בפופולריות ולייצר פציעות מוקדי קטנות יותר מחסימת עורק המוח אמצעית. לבסוף, מדידת גרירה-כפת התנהגות במבחן הגליל תאפשר מחקרים של החלמה תפקודית לאחר פגיעה בקליפת המוח באמצעות עוקבה רחבה של זני עכבר מהונדסים שבי ניתוח הסימטריה forelimb קודם לא הצליח לזהות את גירעונות עקביים.
Introduction
המטרה של אסטרטגיות התחדשות עצביות היא להדגים שני תיקון רקמות והחלמה תפקודית. התאוששות תפקודית מוערכת בדרך כלל עם בדיקות התנהגותיות המודדות גירעונות תפקודיים, במקרה זה כרוך בכישורים מוטוריים הקשורים לפגיעה באזורים הספציפיים במוח. פגיעה מוחית טראומטית או נזק איסכמי לאזור forelimb הסנסורית של הקליפה ניתן להדגים על ידי מספר הבדיקות התנהגותיות. מבחן אחד כזה, במבחן הגליל נעשה שימוש נרחב בחולדות להעריך גירעונות תפקודיים בפעילות forelimb 1. יש מבחן עלות הקמה נמוכה הדורשת רק צילינדר, מצלמה ושולחן עם ראש שקוף. זה קל לניהול כפי שהוא מבוסס על התנהגות הגישוש הטבעית של מכרסמים, כך שלפני אימון ומניעת מזון או תגמולים אינם נדרשים. למרות יתרונות רבים אלה, מבחן הגליל מנוצל תחת להעריך גירעונות forelimb בעכברים הבאים פציעות מוקד לים forelimbensorimotor קליפה, שאנו מייחסים לניתוח התנהגות עכבר במבחן הגליל. הסימטריה forelimb היא המדד הקלאסי של ניתוח לבדיקת הצילינדר. כאשר הניחו בגליל, מכרסמים באופן טבעי לחקור את הקירות של הגליל על ידי גידול על הגפיים האחורי שלהם ולגעת בקירות הצילינדר בכפות forelimb לאיזון יציבה. מספר נגיעות כפה עם הקיר אחד עם forelimb הוא לכמת בקלות על ידי צילומי מכרסמים במהלך חקירה זו של הגליל. הסימטריה forelimb מתרחשת כאשר כפת forelimb המושפעת עושה פחות נגיעות בקיר מכפת forelimb מושפעת ומעידה על נזק לקליפת המוח הסנסורית הנגדית. בחולדות, זריקות תוך-המוחיית של סוכן vasoconstrictive, אנדותלין (ET-1), לקליפת המוח הסנסורית forelimb גורם נגע איסכמי מוקדי שתוצאת גירעונות התנהגות בforelimb הנגדי. גירעונות בשימוש forelimb נגדי מזוהים בקלות שינויים בForelimb חוסר סימטריה במבחן הגליל בחולדות 1-3. בניגוד לחולדות עם זאת, שינויים בסימטרית forelimb משתנים ופחות עקביים בעכברים הבאים זריקות ET-1 דומה 4-6. כאן אנו מדגימים ניתוח רומן של forelimb התנהגות במבחן הגליל – ניתוח של גרירה-כפת התנהגות. הראינו בעבר כי ניתוח גרירה-כפה הוא מדד רגיש יותר לנזק לקליפת המוח הסנסורית forelimb בעכברים מאשר ניתוח הסימטריה forelimb הקלאסי ולכן חל על מגוון רחב של דגמי פציעת קליפת המוח מוקד.
בדיקה של כמה אנשי הקשר בכפו קיר הצילינדר הבאים נזק איסכמי לקליפת המוח הסנסורית forelimb חשף התנהגות רומן בעכברים – כפה-גרירת 4. גרירת כפה מתרחשת כאשר עכבר עומד על רגליו האחוריות כדי לחקור את קיר הגליל אז גורר את כפתה המושפעת (קונטרה-lesional) לאורך קיר הגליל לכיוון קו האמצע שלה או את הקיר בזמן שבכפו לא נפגע מספקת תמיכה יציבה על הקיר. Paw-גורר לעתים רחוקות מתרחש בעכברים ללא כל פגע לכן את המראה של כף גרירה הוא אינדיקטור חיובי של פגיעה בקליפת המוח הסנסורית forelimb 4. יש לנו לכמת בעבר גרירה-כפת התנהגות בעכברים הבאה ET-1 נזק איסכמי לקליפת המוח הסנסורית forelimb והראו שנגרמה התנהגות גרירה-כפה בעכברים עד שבועיים שבץ-פוסט 4. כאן אנו מראים כי גרירה-כפת ההתנהגות מתמשכת עד שבץ-פוסט ארבעה שבועות. ניתוח של גרירה-כפת התנהגות מספק כלי חדשני ורגיש להערכת נזק איסכמי מוקד לקליפת המוח הסנסורית forelimb בעכברים. ההגדרה שלה זולה, קל ממשל ובקיע להפוך את זה לכלי פשוט, עדיין שימושי כדי להעריך במהירות את גירעונות התנהגות forelimb בעכברים.
Protocol
Representative Results
Discussion
נקודות מפתח להקמה כאשר כימות גרירה-כפת התנהגות במבחן הגליל שעוקבים: i) לכמת את מספר הכפה-גורר לעומת נגיעות כפה כוללת עבור כל כפה לפני פגיעה מוחית להקים בסיס; ii) לכמת את מספר כפה-שאיפות לעומת נגיעות כפה כוללת עבור כל כפה הבאה פציעת איסכמי; וiii) להפלות בין כפת גרירה והתנוע?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים למר ג'ון קרוול ומר טרי Upshall למומחיותם הטכנית וסיוע בצילום וצילום וידאו ב. עבודה זו נתמכה על ידי הפעלת מענקים לJLV מהמכון הקנדי לחקר בריאות והחברה למחקר ופיתוח של ניופאונדלנד ולב ושבץ הקרן של השותפות הקנדית קנדה למענק Catalyst שחזור שבץ. RBR היה נמען של ושבץ מלגת קרן בוגר קית גריפיתס זיכרון לב.
Materials
| Plexi-glass cylinder | N/A | N/A | 17.5cm high, 9.5cm outer diameter, 8.8cm inner diameter, wall thickness 0.35cm (or 3.5 mm) |
| viewing table | N/A | N/A | 54x56x66.5cm (width x length x height), top of table is a 51x51cm sheet of plexiglass. |
| mirror | N/A | N/A | 34x58cm mirror |
| video camera | Sony | DCR-SR42 | Video camera with onboard storage, SD functionality, 40x optical zoom |
| computer | Dell | Optiplex 760 | Processor: Intel, 3.0 GHz, Memory 4.00GB (RAM) |
| computer monitor | Samsung | S22C350H | |
| Excel (Microsoft Office Professional Plus) | Microsoft | v14.0.7106.5003 | |
| VLC Media Player | Video LAN | v2.1.2 | Media player with playback speed modulation and video support |
| External Hard Drive | Western Digital | WDBAAU0020HBK-01 | 2 TB |
References
- 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).
- Kolb, B., et al. Growth factor-stimulated generation of new cortical tissue and functional recovery after stroke damage to the motor cortex of rats. J Cereb Blood Flow Metab. 27 (5), 983-997 (2007).
- Windle, V., et al. An analysis of four different methods of producing focal cerebral ischemia with endothelin-1 in the rat. Exp Neurol. 201 (2), 324-334 (2006).
- Roome, R. B., et al. A reproducible Endothelin-1 model of forelimb motor cortex stroke in the mouse. J Neurosci Methods. 233, 34-44 (2014).
- Tennant, K. A., Jones, T. A. Sensorimotor behavioral effects of endothelin-1 induced small cortical infarcts in C57BL/6 mice. J Neurosci Methods. 181 (1), 18-26 (2009).
- Wang, Y., Jin, K., Greenberg, D. A. Neurogenesis associated with endothelin-induced cortical infarction in the mouse. Brain Res. 1167, 118-122 (2007).
- Baskin, Y. K., Dietrich, W. D., Green, E. J. Two effective behavioral tasks for evaluating sensorimotor dysfunction following traumatic brain injury in mice. J Neurosci Methods. 129 (1), 87-93 (2003).
- Li, X., et al. Chronic behavioral testing after focal ischemia in the mouse: functional recovery and the effects of gender. Exp Neurol. 187 (1), 94-104 (2004).
- Clarke, J., Ploughman, M., Corbett, D. A qualitative and quantitative analysis of skilled forelimb reaching impairment following intracerebral hemorrhage in rats. Brain Res. , 204-212 (2007).
- 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 (2-3), 219-228 (1991).
- Farr, T. D., Whishaw, I. Q. Quantitative and qualitative impairments in skilled reaching in the mouse (Mus musculus) after a focal motor cortex stroke. Stroke. 33 (7), 1869-1875 (2002).
- 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. (41), (2010).
- Clarkson, A. N., et al. AMPA receptor-induced local brain-derived neurotrophic factor signaling mediates motor recovery after stroke. J Neurosci. 31 (10), 3766-3775 (2011).
- Clarkson, A. N., Huang, B. S., Macisaac, S. E., Mody, I., Carmichael, S. T. Reducing excessive GABA-mediated tonic inhibition promotes functional recovery after stroke. Nature. 468 (7321), 305-309 (2010).
