Radyal bir Su Basamalı Labirent Kullanarak Travmatik Beyin Hasarı Fare Modelinde Mekansal Bellek Bozukluğunu Değerlendirme
Summary
Burada, yüzmeye ihtiyaç duymayan bilişe ait fare-spesifik bir test için bir protokol sunuyoruz. Bu test kontrollü kortikal darbe kaynaklı travmatik beyin hasarı farelerini sahte kontrollerden başarılı bir şekilde ayırt etmek için kullanılabilir.
Abstract
Bilimsel araştırmalarda fare modellerinin kullanımındaki son artışa rağmen, araştırmacılar başlangıçta tasarlanmış ve fare kullanımı için onaylanmış bilişsel görevleri kullanmaya devam ediyor. Uzamsal hafızanın radyal su izi (RWT) labirent testi (fareler için özel olarak tasarlanmış ve yüzme gerektirmemesi) daha önce kontrollü kortikal darbe kaynaklı TBI fareleri ve sahte kontroller arasında başarılı bir şekilde ayrım yapmış olarak gösterilmiştir. Burada, bu görev için ayrıntılı bir protokol sunulmuştur. RWT labirenti, farelerin, açık alanlardan kaçınarak, bir aygıtın kenarlarını sarmak (tigmotaksis) lehine doğal bir eğilimden yararlanmaktadır. Labirentin duvarları, cihazın zemininin üzerine yerleştirilmiş dokuz kaçış deliği ile kaplanmıştır ve fareler, labirentin dışına çıkan kaçış deliğinin yerini belirlemek için görsel ipuçları kullanmaları için eğitilmektedir. Labirent, bir kaç santigrat soğuk suyla doluyor, kaçışı motive etmeye yeterli ama fare suyunun yüzmesini gerektirmeyecek kadar derin değil. Edinme süresi yalnızca dört eğitim alırGün beş haftalık hafıza testi ve 12. günde uzun süreli hafıza testi ile test edildi. Burada bildirilen sonuçlar, RWT labirentinin sıçanın geçerliliği olan, yüzme temelli bilişsel testlere uygulanabilir bir alternatif olduğunu göstermektedir. TBI fare modellerinde hafıza eksikliği.
Introduction
Bellek bozuklukları travmatik beyin hasarını takiben hastalar tarafından bildirilen en yaygın semptomlardır ( 1 , 2) . Bu nedenle, TBI hayvan modellerinde benzer bellek eksikliklerinin doğru bir şekilde belirlenmesi ve değerlendirilmesi, bu durumun anlaşılması ve yönetimi için esastır. Burada, bir Radial Su Basamağı (RWT) labirentini kullanarak TBI fare modelinde mekansal belleği test etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu cihaz, daha önce, kontrollü kortikal etki (CCI) ile tetiklenen TBI 3'ün fare modellerinde bilişsel eksiklikleri değerlendirmek üzere gösterilmiştir ve sıçanın geçerliliği olan yüz tanımaya dayalı yüz tanıma testlerine alternatif bir alternatif teşkil etmektedir.
Transgenik fare modellerinin çeşitliliği ve bulunabilmesi, bilimsel araştırmada farelerin farelerde kullanımında son yıllarda artışa neden olmuştur 4 . Bu kaymaya rağmen, araştırmacılar davranışsal veVe ilk olarak sıçan kullanımı için tasarlanmış ve onaylanmış bilişsel görevler. Farelerde biliş değerlendirmek için şu anda kullanılan en yaygın testler, Morris Su Labirenti (MWM) ve Barnes dairesel labirenti, 5 , 6 sıçanlarında bulunan içgüdüsel davranışları değerlendirmek için özel olarak tasarlanmıştır. Bu iki tür 4. arasında mevcut genetik neuroethological ve bilişsel farklılıklar dikkate alındığında, şaşırtıcı olduğu farenin bu görevler 7, 8, sürekli düşük performans.
Test yeteneğinde cinsiyete bağlı farklılıklar, özellikle MWM gibi yüzme ağırlıklı bilişsel testlerde görülür. Her iki sıçan ve fareler iyi yüzücüler iken araştırmacılar, yüzme ağırlıklı bilişsel görevler üzerinde oldukça düşük performans gösteren birkaç fare suşu tespit ettiler. 9 , 10 , </Sup> 11 , 12 , 13 . Vahşi tipli hayvanlarda bile sıçanlar genellikle fareler 7 , 8'den daha iyi performans gösterirler. Bu uzamsal bellekte bir türe özgü fark olarak yorumlanabilir rağmen, kuru kara labirent kullanılarak analog takip testi bilişsel performans 8'de hiçbir türe bağımlı farklılıklar ortaya çıkardı. Yüzme yeteneği veya arama stratejisinde tür bağımlı farklılıklar da dahil olmak üzere, bu bulguyu, bilişle ilgisi olmayan bir dizi faktör hesaplayabilir. Gerçekten de, MWM'deki fare spesifik arama stratejilerinin faktör analizi, bilişsel olmayan faktörlerin (özellikle, tigomotaks ve pasiflik [ yani , yüzen]) MWM performansında mekansal öğrenmeden 14 daha önemli rol oynayabileceğini göstermektedir.
Burada, içeri girmek için tasarlanmış bir bilişsel testin kullanımını göstermektedirFarelerin stentik davranışı ve yüzme gerektirmeyen, CCI kaynaklı TBI fare modelinde mekansal bellek bozukluğunu ölçmek için kullanılmıştır. RWT labirenti ( Şekil 1 A-B ), MWM ve Barnes dairesel labirentinin yeni bir hibrid olarak düşünülürken, fareler 15 , 16'ya içgüdüsel tigmotaktik davranışından yararlanmak için özel olarak tasarlanmıştır. Cihaz 32 inç çapında galvanize edilmiş çelik bir küvete sahiptir ve içerisinde dokuz adet eşit aralıklarla yerleştirilmiş çıkış delikleri bulunmaktadır. Delikler, küvetin tabanının 2-1 / 4 inç üstünde ortalanır ve yaygın olarak bulunan 1-1 / 2 inç ABS DWV SPG x SJ tuzak adaptörlerine uyacak şekilde boyutlandırılır. Çıkışların sekizi dışarıdan kapatıldı ve lastik tıkaçlarla 1 inç derinliğe kadar körleştirildi. Dokuzuncu madde, 90 ° akrilonitril bütadien stiren (ABS) dirseğinden, testten sonra fare kolayca çıkarılacak olan opak plastik bir kutuya bağlanır. A süresinceKısa bilgi edinme döneminde, fare, bu kaçış kutusunu bulmak için labirenti astarlayan benzersiz görsel ipuçlarını kullanacak şekilde eğitilir. Test sırasında labirent, bir kaç santigrat soğuk suyla (12-14 ° C) doldurulur, kaçışını teşvik edecek kadar yeterince aversive, ancak farenin yüzmesi gerektiği kadar derin değildir.
RWT labirenti MWM'ye düşük maliyetli, bakım gerektirmeyen bir alternatiftir ve 15 , 17 , 18 , 19 yaşlı ve transjenik farelerde, TBI 3'ün CCI kaynaklı fare modellerinde başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Burada özetlenen protokol, yaralanma öncesi eğitim gerektirmeyen, mekansal bellek bozukluğunu ölçmek için basit ve etkili bir yöntemi temsil eder ve bir araştırma laboratuvarının özel ihtiyaçlarına göre kolayca değiştirilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada sunulan RWT labirent protokolü, CCI ile indüklenen TBI fareleri ve sahte kontrolleri arasında başarılı bir şekilde ayrım yapıyor ve MWM ve Barnes dairesel labirentine alternatif olarak fare merkezli bir alternatif sunuyor. Burada bildirilen sonuçlar yalnızca bir TBI fare modelinde RWT labirentinin kullanımıyla ilgiliyken, bu cihaz yaşlı ve transjenik modellerde başarılı bir şekilde kullanılmıştır; burada, MWM pratik 15 , 17 ile yap?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma, Translational Health Sciences Enstitüsü pilot proje hibe fırsatı (UL1TR000423), Washington Üniversitesi İnsan Gelişim ve Engellilik Merkezi ve Washington Hayvan Davranışı Çekirdeği ve Beyin Görüntüleme Çekirdeği Üniversitesi tarafından desteklenmiştir. Burada sunulan orijinal Radyal Su Basamalı labirent tasarımı ve protokolünün geliştirilmesi ve yaygınlaştırılmasındaki rolünden dolayı Dr. Warren Ladiges'i kabul etmek istiyoruz. Bu projeye yardım ettiği için Toby Cole'a da teşekkür ediyoruz.
Materials
| 35 Gal. Hot Dipped Steel Round Tub | Home Depot | Internet #206638142 | Needed: 1 |
| 1-1/2 in. ABS DWV SPG x SJ Trap Adapter | Home Depot | Internet #100344703, Store SKU #188956 | Needed: 9 |
| 1-3/4 in. x 1-7/16 in. Black Rubber Stopper | Home Depot | Internet #100114974 Store SKU #755844 | Needed: 8 |
| 1-1/2 in. ABS DWV 90 Degree Hub x Hub Elbow | Home Depot | Internet #100346663 Store SKU #188603 | Needed: 1 |
| HDX 10 Gal. Storage Tote |
Home Depot | Internet #202523587 Store SKU #258804 Store SO SKU #258804 | Needed: 1 |
| Impact One Stereotaxic Impactor for CCI | Leica Biosystems | 39463920 | Needed: 1 |
| Vernier Stereotaxic w/ Manual Fine Drive Stereotaxic Instrument for Small Animals | Leica Biosystems | 39463001 | Needed: 1 |
References
- Levin, H. Neurobehavioral outcome of closed head injury: Implications for clinical trials. J. Neurotrauma. 12 (4), 601-610 (1995).
- Schretlen, D., Shapiro, A. A quantitative review of the effects of traumatic brain injury on cognitive functioning. Int Rev Psychiatry. 15 (4), 341-349 (2003).
- Cline, M. M., et al. Novel application of a radial water tread maze can distinguish cognitive deficits in mice with traumatic brain injury. Brain Res. 1657, 140-147 (2017).
- Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: Is it a rat race?. Dis. Model. Mech. 9 (10), 1079-1087 (2016).
- Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J. Neurosci Methods. 11 (1), 47-60 (1984).
- Barnes, C. Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psych. 93 (1), 74-104 (1979).
- Frick, K., Stillner, E., Berger-Sweeney, J. Mice are not little rats: Species differences in a one-day water maze task. Neuroreport. 11 (16), 3461-3465 (2000).
- Whishaw, I., Tomie, J. Of Mice and Mazes: Similarities Between Mice and Rats on Dry Land But Not Water Mazes. Physiol Behav. 60 (5), 1191-1197 (1995).
- Francis, D., Zaharia, M., Shanks, N., Anisman, H. Stress-induced disturbances in Morris water-maze performance: Interstrain variability. Physiol Behav. 58 (1), 57-65 (1995).
- Wahlsten, D., Rustay, N., Metten, P., Crabbe, J. In search of a better mouse test. Trends Neurosci. 26 (3), 132-136 (2003).
- Crawley, , et al. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology. (Berl). 132 (2), 107-124 (1997).
- Wahlsten, D., et al. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. J. Neurobiol. 54 (1), 283-311 (2002).
- Rogers, D. C., et al. Use of SHIRPA and discriminant analysis to characterise marked differences in the behavioural phenotype of six inbred mouse strains. Behav Brain Res. 105 (2), 207-217 (1999).
- Wolfer, D. P., Stagljar-Bozicevic, M., Errington, M. L., Lipp, H. Spatial Memory and Learning in Transgenic Mice: Fact or Artifact?. Physiology. 13 (3), 118-123 (1998).
- Koopmans, G., Blokland, A., Vannieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol Behav. 79 (4-5), 683-693 (2003).
- Deacon, R., Rawlins, N. Learning impairments of hippocampal-lesioned mice in a paddling pool. Behav Neurosci. 116 (3), 472-478 (2002).
- Pettan-Brewer, C., et al. A novel radial water tread maze tracks age-related cognitive decline in mice. Pathobiol Aging Age Relat Dis. 3, 1-4 (2013).
- Wiley, J., Pettan-Brewer, C., Ladiges, W. Phenylbutyric acid reduces amyloid plaques and rescues cognitive behavior in AD transgenic mice. Aging Cell. 10 (3), 418-428 (2011).
- Enns, L., et al. Disruption of Protein Kinase A in Mice Enhances Healthy Aging. PLoS ONE. 4 (6), (2009).
- Ivonen, H., Nurminen, L., Harri, M., Tanila, H., Puolivali, J. Hypothermia in mice tested in Morris water maze. Behav Brain Res. 141 (2), 207-213 (2003).
- Shultz, S. R., et al. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor is neuroprotective in experimental traumatic brain injury. J Neurotrauma. 31 (10), 976-983 (2014).
