Summary

בדיקת רפלקס נוירו-התפתחותי ב- Neonatal עכברוש Pups

Published: April 24, 2017
doi:

Summary

בדיקות התנהגותיות הוא תקן הזהב להחלטה התוצאות הבאות פגיעה מוחית, והוא יכול לזהות נוכחות של נכויות התפתחותיות בתינוקות וילדים. רפלקסים נוירו-התפתחותי הם אינדיקטור מוקדם של ליקויים אלה. שורה של בדיקות רפלקס התפתחותי מושגת בקלות המכרסמת בילוד פותחו מתואר כאן.

Abstract

בדיקות רפלקס נוירו-התפתחותי הוא נפוץ בפרקטיקה הקלינית להעריך את ההתבגרות של מערכת העצבים. רפלקסים נוירו-התפתחותי גם מכונים רפלקסים פרימיטיביים כמו. הם רגישים עקביים עם תוצאות מאוחר יותר. רפלקסים לא תקינים אינם מתוארים היעדרות, התמדה, הופעתו מחדש, או שהייה של רפלקסים, אשר הנם מדדי ניבוי של תינוקות שנמצאים בסיכון גבוה להפרעות התפתחותיות. מודלים בבעלי חיים של מוגבלויות התפתחותיות, כגון שיתוק מוחין, לעתים קרובות להציג רפלקסים התפתחותי סוטה, כפי שניתן היה לצפות בתינוקות אנושיים. הטכניקות המתוארות להעריך מגוון רפלקסים התפתחותיות אצל חולדות ילודות. בדיקות רפלקס נוירו-התפתחותי מציע החוקר שיטת בדיקה שאינה זמינה אחרת בחיות כל כך צעיר. המתודולוגיה המוצגת כאן נועד לסייע לחוקרים בבחינת אבני דרך התפתחותיות אצל חולדות בילוד כשיטת br התחלה מוקדמת לגילויפציעת עין ו / או בקביעה האפקטיבית של התערבויות טיפוליות. המתודולוגיה המוצגת כאן נועדה לספק הנחיה כללית עבור חוקרים.

Introduction

רפלקסים נוירו-התפתחותי, או אבני דרך התפתחותיות, הם אחד להערכות המוקדמות בשימוש על תינוקות ופעוטות אנושיים. רפלקסים נוירולוגיות הן תנועות רצוניות וחוזר על עצמו כי להפגין גזע המוח ורפלקסים חוט השדרה. יישון של רשתות מוח עליונות מאופיינות מתפתח הגירה, מעטפת המיאלין, ו synaptogenesis לקדם שליטת רצונית ועיכוב קליפת המוח. שינויים בהתקדמות נורמלי של התפתחות מערכת העצבים המרכזית יכולים לשבש את התפתחות המוח, וכתוצאה מכך חיווט קליפת המוח נורמלי, התפקוד, וכן מעטפת המיאלין, גרימת עיכובים רפלקס התפתחותיות או היעדרויות. תינוקות אדם בסיכון גבוה עבור נכות נוירו-התפתחותיות לעתים קרובות להציג רפלקסים מוקדם נורמלים. רפלקסים תקינים יכולים להציג כמו עיכוב ברכישה, בהעדר, נוכחות ממושכת, או הופעתו מחדש בשלב מאוחר יותר בחיים, והם חזויים של נכויות התפתחותיות. 1, 2 לכןחשוב לחקות עיכובים רפלקס במודל ניסיוני של מוגבלויות התפתחותיות.

מכרסמים מועסקים בכינויו דגמים ניסיוניים. גורי חולדה הם חובשים קן כאשר נולדו, ולכן בשלה מדי להתחייב מנוע ספציפי או מורכב, חושיות ו / או משימות התנהגותית קוגניטיבית. בהקשר זה, בגרות התפתחותי שלהם מתייחסות הוא ההתפתחות הגופנית איבר שלהם. חולדות נולדות ללא שיער עם חוסר יכולת לווסת את חום גופו, עיוורות, ולא מסוגל ללכת. בהתייחס להתפתחות המוח, התבגרות קליפת המוח משמעותית מתרחשת לאחר הלידה. גורי חולדת יילוד (יום לידה המכונים ביום לידת 1; PD1) הוצע כדי להגיע לרמת הבשלת מוח דומה למוח אנושי פג של 23 – הריון 28 שבועות, בעוד PD7-10 גורים שקולי הכמעט מוחלט המוח האנושי מונח. 3, 4, 5, 6מתאם זה מבוסס על ניתוחי ברוטו אנטומיים, לעומת זאת, אמצעים אחרים של הבשלת המוח כגון פעילות מוח משולבת מעטפת המיאלין ואת משרעת גם תוארו. 5, 7 לדוגמה, טרום oligodendrocytes הם תאים השולט במוח העובר האנושי המתפתח מצינור 23 – 32 שבועות ברחם, ועל הבמה הבשלתית זו תואמת מכרסם PD1-3. 5, 8, 9, 10 יתר על כן, מעטפת המיאלין ברחם אצל בני אדם בעוד גורי חולדה נראה במוח הקדמי סביב PD7-10; מוח מכרסם היילוד נותר בלתי myelinated ברובו. 11, 12 טאקר ואח. נמצא כי דפוס אלקטרואנצפלוגרם משולב משרעת של חולדת P1 להיות דומה עלילות 23 שבועותהעובר האנושי tion, ואילו גור PD7 ו PD10 משול 30 – תינוק 32 שבוע ארוך, בהתאמה. 7 מסיבות אלה, בדיקות רפלקס היילוד ב גורי חולדה בילוד מספק הזדמנות עבור לכידת ontogeny ו / או שיבוש של התפתחות המוח.

הסוללה של רפלקסים המתוארים להלן מותאמת ממחקרים ידי WM פוקס וא Lubics 13, 14 WM פוקס היה אחד החוקרים המוקדמים ביחס ontogeny של רפלקסים את העכבר. 13 רפלקסים אלה כוללים, אך אינם מוגבלים, אחיזה הגפה הצבת, הימנעות צוק, ליישר, מואצת ליישר, ההליכה, בהלה שמיעתי, היציבה, ופתיחת העין. שניהם אחיזה forelimb ו hindlimb (המכונה אחיזה כַּפִי ו plantar בבני אדם, בהתאמה) הם הקלו על ידי רפלקסים השדרה ועיכוב corticospinal מאזורים מנוע שאינם ראשיים. 15, 16 הצבת Hindlimb (רפלקס בבינסקי) משקף הבשלה של מערכת corticospinal. 16, 17, 18 קליף הימנעות (תגובות מגן), ליישר (מבוך), מואצת ליישר לערב אינטגרציה ותקשורת בין קלט חושי ופלט מנוע (כגון המעורבים vibrissae ומערכות שיווי המשקל). 19, 20, 21 הילוך משקף תנועה. 14 בהלה שמיעתית מעריך גירוי אקוסטי קשרים סינפטיים של נוירונים ענקים בגרעין reticularis caudalis פונטיס. 21 יציבה כרוכה תחזיות קליפת מוח-שדרה מתאימות / שדרה-קליפת מוח, כוח שריר, עצבוב תוקף. 22, 23 מאturation של קולטנים -aminobutyric חומצת גאמא להיות מתואם עם פתיחת עין. 24 חשוב לזכור כי רפלקסים לשקף רשת הרבה יותר מסובכת הניתנים כאן הוא מתאם כללי. יתר על כן, רפלקסים אלה מספקים שיטה קלה ומהירה של הערכת התפתחות נוירולוגית בגיל צעיר ביותר שבו יותר מורכבות בדיקות התנהגותיות הן לא ריאליות.

מטרת מאמר זה היא לספק הנחיה כללית לבדיקות רפלקס התפתחותיות כי ניתן לשלב בקלות לתוך מחקרי עכברוש בילוד ניסיוני. המתודולוגיה המתוארת בוצעה גורי חולדה בילוד הארוך אוונס וכימות של התוצאות התבססה על היום הראשון של הופעה. היום זה רפלקס בדיקות יוזמות ומפעיל את הציוד המנוצל ניתן לשנות יותר כדי להתאים מודל ניסיוני שונה (כגון עבור זנים ומינים שונים). על ידי הקמת ההתקדמות הפיזיולוגית התקינה של שופטהתבגרות לקס במודל חיה ספציפית, החוקרים יכולים להעריך את ההשפעות של גורמי לחץ חיצוניים, מניפולציות אנדוגניים, ו / או התערבויות טיפוליות על התפתחות המוח במודלים של עכברים בילוד. בסך הכל, את השימוש רפלקסים כמו קביעה של בגרות המוח הוא יתרון בחיזוי פגיעה מוחית סביב הלידה, והוא משקף תוצאות התפתחותיות מאוחר.

Protocol

טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש, למדעי הבריאות באוניברסיטת אלברטה אישרה את כל הניסויים בבעלי חיים. הערה: בעוד פרוטוקול זה יכול להיות מותאם מינים וזנים אחרים, פרוטוקול זה נכתב עבור חולדות לונג-אוונס. חולדות אלה הוכחו יש הופעות מנועות ?…

Representative Results

ציר הזמן של תכנון הניסוי הזה מוצג באיור 2. 30 השיטות והתוצאות פורסמו בעבר. 30 מטרת המחקר הייתה להעריך האם תוספי תזונה עם נבטי ברוקולי במהלך הריון ותקופת preweaning מוגנים לצאצאים מן העיכוב התפתחותיות מושרה ?…

Discussion

בדיקות רפלקס נוירו-התפתחותי היא מדד חזוי של התפתחות קליפת מוח נורמלית והתבגרות, אשר עשוי להיות בעל משמעות בנסיבות שבן בנוירופתולוגיה הגלויה אינה ברורה. במהלך בדיקות התפתחותיות, הוא קריטי כדי להבטיח כי גורים נבחנים באותו הזמן יומי. חולדות הם ליליות ולכן, קצב היממה של?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים מבקשים להודות סוכנויות מימון שלנו, הכוללים NeuroDevNet (א מרכזי לאומי של מצוינות), קרן ALVA, של נשים ושל המכון לחקר בריאות ילדים, ואת אוניברסיטת אלברטה.

Materials

Breeding
Transfer pipettes Fisherbrand 12-711-9AM Used for vaginal flushes.
Sterile Saline Hospira 7983254 The solution used to collect cells during vaginal flushes.
400 µl Microcentrifuge tubes Fisherbrand 05-408-120 Used to hold the saline solution.
Light microscope Leica Leica ATC 2000 For observation of the saline solution. Can be any light microscope used in the lab.
Slides Fisherbrand 12-552-5 The saline solution is placed on the slide. Can be any slides used in the lab.
Coverslips Fisherbrand 12-545-F To coverslip the slides. Can use any coverslips used in the lab.
Dietary  Supplementation
Broccoli Sprouts seeds Mumm's Sprouting Seeds Broccoli sprouts seeds are ordered and grown in the lab.
Countertop Seed Sprouter Box Mumm's Sprouting Seeds A box is used to germinate and grow the seeds prior to harvest.
250 mL beaker The beaker is used to soak the seed. Any size beaker that would fit can be used.
Maternal Inflammation
Lipoplysaccharide (LPS) Sigma L3129 The endotoxin used to mimic maternal inflammation.
1 mL Syringe BD Syringe 309659 Used to inject the pregnant rat.
Gauge (30G X 1/2) BD PrecisionGlide Needle 305106 Use the smallest needle to avoid pain and discomfort.
Sterile Saline (0.9% Sodium Chloride, USP) Hospira Saline is used to dissolve LPS.
Weights
Scale Denver Instrument For recording the weights. Can be any scale with 2 decimal places used in the lab.
Neurodevelopmental Reflexes
Thin blunt rod Can be a paperclip or toothpick. This is for forelimb and hindlimb grasping.
Round filter paper Whatman 1001 150 15 cm diameter paper used for gait analysis.
Timer Fisher Scientific 06-662-51 For timing the time allocated to righting and gait.
Blunt surface Can be an edge of a table. This is for hindlimb placing and cliff avoidance.
Foam landing For when the pups perform accelerated righting.
Video recorder Sony VCT-D580RM To record all reflexes tested. Must be able to record at 1/1000 fps
Bell For auditory startle. 
Heat lamp or pad To maintain the body temperature of the pups underoing examination.

References

  1. Farber, J. M., Shapiro, B. K., Palmer, F. B., Capute, A. J. The diagnostic value of the neurodevelopmental examination. Clin Pediatr (Phila. 24 (7), 367-372 (1985).
  2. Zafeiriou, D. I. Primitive reflexes and postural reactions in the neurodevelopmental examination). Pediatr. Neurol. 31 (1), 1-8 (2004).
  3. Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. S. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).
  4. Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum. Dev. 3 (1), 79-83 (1979).
  5. Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., Noble-Haeusslein, L. J. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Prog. Neurobiol. , (2013).
  6. Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch. Dis. Child. 48 (10), 757-767 (1973).
  7. Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat. Pediatr. Res. 65 (1), 62-66 (2009).
  8. Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with. Dev. Neurosci. 33 (3-4), 251-260 (2011).
  9. Back, S. A., Riddle, A., McClure, M. M. Maturation-dependent vulnerability of perinatal white matter in premature birth. Stroke. 38, 724-730 (2007).
  10. Back, S. A., et al. Late oligodendrocyte progenitors coincide with the developmental window of vulnerability for human perinatal white matter injury. J. Neurosci. 21 (4), 1302-1312 (2001).
  11. Downes, N., Mullins, P. The development of myelin in the brain of the juvenile rat. Toxicol. Pathol. 42 (5), 913-922 (2014).
  12. Jakovcevski, I., Filipovic, R., Mo, Z., Rakic, S., Zecevic, N. Oligodendrocyte development and the onset of myelination in the human fetal brain. Front. Neuroanat. 3 (5), (2009).
  13. Fox, W. M. Reflex-ontogeny and behavioural development of the mouse. Anim. Behav. 13 (2), 234-241 (1965).
  14. Lubics, A., et al. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 157 (1), 157-165 (2005).
  15. Futagi, Y., Toribe, Y., Suzuki, Y. The grasp reflex and moro reflex in infants: hierarchy of primitive reflex responses. Int. J. Pediatr. , 191562 (2012).
  16. Hashimoto, R., Tanaka, Y. Contribution of the supplementary motor area and anterior cingulate gyrus to pathological grasping phenomena. Eur. Neurol. 40 (3), 151-158 (1998).
  17. Isaza Jaramillo, S. P., et al. Accuracy of the Babinski sign in the identification of pyramidal tract dysfunction. J. Neurol. Sci. 343 (1-2), 66-68 (2014).
  18. Donatelle, J. M. Growth of the corticospinal tract and the development of placing reactions in the postnatal rat. J. Comp. Neurol. 175 (2), 207-231 (1977).
  19. Palanza, P., Parmigiani, S., vom Saal, F. S. Effects of Prenatal Exposure to Low Doses of Diethylstilbestrol, o,p’DDT and Methoxychlor on Postnatal Growth and Neurobehavioral Development in Male and Female Mice. Horm. Behav. 40 (2), 252-265 (2001).
  20. Pantaleoni, G. C., et al. Effects of maternal exposure to polychlorobiphenyls (PCBs) on F1 generation behavior in the rat. Fundam. Appl. Toxicol. 11 (3), 440-449 (1988).
  21. Yeomans, J. S., Frankland, P. W. The acoustic startle reflex: neurons and connections. Brain Res. Rev. 21 (3), 301-314 (1995).
  22. Vinay, L., Brocard, F., Clarac, F. Differential maturation of motoneurons innervating ankle flexor and extensor muscles in the neonatal rat. Eur. J. Neurosci. 12 (12), 4562-4566 (2000).
  23. Geisler, H. C., Westerga, J., Gramsbergen, A. Development of posture in the rat. Acta Neurobiol. Exp.(Wars. 53 (4), 517-523 (1993).
  24. Heinen, K., et al. Gabaa receptor maturation in relation to eye opening in the rat visual cortex). Neuroscience. 124 (1), 161-171 (2004).
  25. Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behav. Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).
  26. Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav. Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
  27. Wu, L., et al. Dietary approach to attenuate oxidative stress, hypertension, and inflammation in the cardiovascular system. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (18), 7094-7099 (2004).
  28. Machholz, E., Mulder, G., Ruiz, C., Corning, B. F., Pritchett-Corning, K. R. Manual restraint and common compound administration routes in mice and. J. Vis. Exp. (67), (2012).
  29. Rousset, C. I., et al. Maternal exposure to lipopolysaccharide leads to transient motor dysfunction in neonatal rats. Dev. Neurosci. 35 (2-3), 172-181 (2013).
  30. Nguyen, A. T., Bahry, A. M. A., Shen, K. Q., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Consumption of broccoli sprouts during late gestation and lactation confers protection against developmental delay induced by maternal inflammation. Behav. Brain Res. 307, 239-249 (2016).
  31. Black, A. M., Armstrong, E. A., Scott, O., Juurlink, B. J., Yager, J. Y. Broccoli sprout supplementation during pregnancy prevents brain injury in the newborn rat following placental insufficiency. Behav. Brain Res. 291, 289-298 (2015).
  32. Wainwright, P. E. Issues of design and analysis relating to the use of multiparous species in developmental nutritional studies. J. Nutr. 128 (3), 661-663 (1998).
  33. Lazic, S. E., Essioux, L. Improving basic and translational science by accounting for litter-to-litter variation in animal models. BMC Neurosci. 14, 14-37 (2013).
  34. Sergio, D. P., Sanchez, S., Ruben, V. R., Ana, B. R., Barriga, C. Changes in behaviour and in the circadian rhythms of melatonin and corticosterone in rats subjected to a forced-swimming test. J Appl Biomed. 1 (47), (2005).
  35. Castelhano-Carlos, M., Baumans, V. The impact of light, noise, cage cleaning and in-house transport on welfare and stress of laboratory rats. Lab. Anim. 43 (4), 311-327 (2009).
  36. Zimmerberg, B., Ballard, G. A., Riley, E. P. The development of thermoregulation after prenatal exposure to alcohol in rats. Psychopharmacology (Berl. 91 (4), 479-484 (1987).
  37. Fan, L. W., et al. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat). Behav. Brain Res. 165 (1), 80-90 (2005).
  38. Smart, J. L., Dobbing, J. Vulnerability of developing brain. VI. Relative effects of foetal and early postnatal undernutrition on reflex ontogeny and development of behaviour in the rat. Brain Res. 33 (2), 303-314 (1971).
  39. Fox, M. W. Neuro-Behavioral ontogeny: A synthesis of ethological and neurophysiological concepts. Brain Res. 2 (1), 3-20 (1966).
  40. Piper, M. C., Mazer, B., Silver, K. M., Ramsay, M. Resolution of neurological symptoms in high-risk infants during the first two years of life. Dev. Med. Child Neurol. 30 (1), 26-35 (1988).
  41. Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. J. Neurosci. Methods. 189 (2), 180-185 (2010).
  42. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat. Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).
  43. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).

Play Video

Cite This Article
Nguyen, A. T., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Neurodevelopmental Reflex Testing in Neonatal Rat Pups. J. Vis. Exp. (122), e55261, doi:10.3791/55261 (2017).

View Video