استخدام تمازي المعدلة لتقييم نتائج الذاكرة الفنية بعد توقف القلب
Summary
ويصف هذا البروتوكول استخدام تمازي المعدلة لتقييم التعلم/الذاكرة الفنية في الاختناق الناجم عن السكتة القلبية الاسكيمية الدماغي.
Abstract
الخلفية: تقييم خفيفة إلى معتدلة من ضعف الإدراك في نموذج عالمي الاسكيمية دماغي (أي سكتة قلبية) يمكن أن يكون صعباً بسبب ضعف الحركة بعد الجراحة. على سبيل المثال، الفئران الذين الخضوع للعمليات الجراحية ويتعرضون للمتاهة المائية موريس قد لا قادراً على السباحة، مما يفرغ التجربة.
أسلوب جديد: أنشأنا اختبار تمازي تناوب عفوية سلوكية معدلة. والميزة الرئيسية للبروتوكول تمازي المعدلة هو تصميمه بسيطة نسبيا من القوة ما يكفي لتقييم التعلم/الذاكرة الفنية بعد الاسكيمية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحليل البيانات بسيطة ومباشرة. كنا في تمازي لتحديد العجز التعلم/الذاكرة الفئران في وجود أو غياب خفيفة إلى معتدلة (6 دقيقة) سكتة قلبية أسفيكسيال (ACA) على حد سواء. الفئران لديهم ميل طبيعي لاستكشاف، وسوف تستكشف بالأسلحة البديلة في تمازي، بينما الفئران هيبوكامبال lesioned تميل إلى اعتماد تفضيل الجانب مما أدى إلى نسب انخفاض التناوب التلقائي، كاشفة هيبوكامبال المتصلة التعلم الوظيفي/الذاكرة في وجود أو عدم وجود هيئة مكافحة الفساد.
النتائج: مجموعات هيئة مكافحة الفساد قد نسب الجانب ذات الأفضلية الأعلى والمصطنعة أقل بالمقارنة مع عنصر التحكم.
مقارنة مع “أساليب القائمة”: “موريس” الماء والمتاهة بارنز أكثر بروزا لتقييم وظيفة التعلم/الذاكرة. ومع ذلك، المتاهة المائية موريس مرهقة أكثر من غيرها متاهات. المتاهة بارنز يستخدم على نطاق واسع لقياس الذاكرة مرجع (طويلة الأجل)، بينما عجز عصبي المستحثة بهيئة مكافحة الفساد هي أوثق صلة بعامل الذاكرة (قصيرة الأجل).
الاستنتاجات: قمنا بتطوير استراتيجية بسيطة، لكنها فعالة لتحديد عامل الذاكرة (قصيرة الأجل) عبر تمازي في نموذجنا الاسكيمية الدماغي العالمية (هيئة مكافحة الفساد).
Introduction
وفقا “جمعية القلب الأمريكية” (2017)، توقف القلب (CA)–وفيات المستحث يحدث كل أربع دقائق، ويؤثر على أكثر من 400 ألف شخص سنوياً في الولايات المتحدة1. أنها موثقة توثيقاً جيدا أن كاليفورنيا يمكن أن يسبب إصابة في الدماغ الخلايا العصبية نتيجة لعدم كفاية الدم نضح2،،من34. تحدث إصابات الدماغ الناجمة عن CA في المنطقة الحساسة الاسكيمية CA1 الحصين5،،من67، التي تؤثر على الخلايا العصبية التي تعتبر هامة للتعلم والذاكرة8،9، 10،،من1112. وعلاوة على ذلك، فقدان كثافة العمود الفقري الجذعية، تحت ظروف الدماغية في قرن آمون (أي CA1 الخلايا العصبية)، يلعب دوراً حاسما في الذاكرة المكانية ضعف13،،من1415. بسبب هذه التغييرات المرضية بعد كاليفورنيا، الاضطرابات السلوكية مثل: القلق والاكتئاب، واضطراب الإجهاد اللاحق للصدمة النفسية، وفقدان الذاكرة أكثر انتشارا. على الرغم من أن هناك أوجه التقدم في التكنولوجيا الطبية (أي كفاءة الخدمات الإسعافية) التي ترتبط بتحسين معدلات البقاء على قيد الحياة في كاليفورنيا، تفشل معظم العلاجات محصن (باستثناء انخفاض حرارة الجسم) إلى تحسين النتائج الوظيفية بعد CA16 ،17. الناجين من كاليفورنيا عادة نوعية حياة فقراء، وهي مثقلة بالطبية الإضافية الإنفاق16.
تقييمات الحالة المعرفية الاسكيمية الدماغي عن طريق الاختبارات السلوكية مهمة لتحديد فعالية المخدرات على حد سواء، ووضع في نهاية المطاف تجربة سريرية ناجحة. في الأربعينات من القرن الماضي، صمم إدوارد تولمان أول محاكمة السلوك لدراسة الذاكرة المكانية على أساس الحصين18. وفي وقت لاحق، وضعت متاهات مختلفة (أي موريس المياه المتاهة، متاهة شعاعي، T أو Y-المتاهة، والمتاهة بارنز) لتقييم التعلم هيبوكامبال المكانية والذاكرة في الفئران19،،من2021،22 ،23. أحد الاختبارات السلوكية المستخدمة على نطاق واسع هو المتاهة المائية موريس، الذي يدرس المكاني التعلم والذاكرة في الفئران نماذج24. ومع ذلك، يتطلب المتاهة المائية موريس الفئران للسباحة وممارسة وظيفة كاملة موتور والتحكم. لتجارب الاسكيمية مثل نموذج أسفيكسيال سكتة قلبية (هيئة مكافحة الفساد، ونموذج الفئران من كاليفورنيا)، كانوليشن شريان فخذي/الوريد يطلب الحصول على ضغط الدم الحيوية وغازات الدم ومقدمة من المخدرات المختلفة. حيث يمكن أن تمنع cannulation شريان فخذي/المنوال التنقل الساق مما يجعل الفئران القدرة على السباحة بشكل صحيح، قد لا تكون متاهة المياه موريس الأكثر ملاءمة لاختبار الإعاقات الإدراكية تحت هيئة مكافحة الفساد.
المتاهة بارنز هو اختبار السلوكية الأخرى المستخدمة على نطاق واسع لدراسة التعلم المكانية والذاكرة في نماذج القوارض. لا تتطلب المتاهة بارنز كشفه من وظيفة كاملة موتور والتحكم، وهكذا أقل إرهاقاً من المتاهة المائية موريس. في الماضي، ونحن إجراء تجارب باستخدام المتاهة بارنز لتحديد إذا كان تحدث الاختلافات الوظيفية التعلم/الذاكرة بين عنصر التحكم أو الشام مقابل الفئران المستحثة بهيئة مكافحة الفساد. البيانات التي تم الحصول عليها للمتاهة بارنز لم يكن القرار لاختبار الإعاقات الإدراكية عقب خفيفة إلى معتدلة هيئة مكافحة الفساد يرجع ذلك إلى حقيقة أن المتاهة بارنز يستخدم على نطاق واسع لقياس مرجعية (طويلة الأجل) الذاكرة25،26، في حين العجز الناجم عن هيئة مكافحة الفساد عصبي أكثر ارتباطاً وثيقا بالعامل (قصيرة الأجل) الذاكرة27،،من2829،30 مما يدل على أن المتاهة بارنز أقل قابلة للاستمرار لتقييم وظيفة الذاكرة في هيئة مكافحة الفساد لدينا نموذج.
وهكذا وضعنا تمازي معدلة استخدام اختبار التناوب التلقائي لتقييم عامل الذاكرة (قصيرة الأجل) بعد هيئة مكافحة الفساد. اختبار التناوب التلقائي تمازي المعدلة والميزة الرئيسية هو بساطته والحد الأدنى من الإجهاد على الفئران مقارنة بغيرها من الاختبارات السلوكية يرجع ذلك إلى حقيقة أن تمازي المعدلة لا تتطلب تدريبا الحيوانية السابقة، كما جيدا كما الثقيلة الحسابية تحليل أو الروتين الفرعي (أي تصوير الفيديو من الفئران) كما هو مطلوب من المتاهة المائية موريس والمتاهة بارنز. هنا نظهر أن الاختبار التناوب التلقائي تمازي المعدلة هو نموذج تجريبي سلوكية بسيطة ولكن ذات كفاءة عالية يمكن أن توفر ما يكفي القرار بدقة لكشف وتقييم الدالة هيبوكامبال في الأمراض التي تسبب فقدان الذاكرة على المدى القصير (أي هيئة مكافحة الفساد).
Protocol
Representative Results
Discussion
تم إجراء تعديلات في هذه الدراسة بالمقارنة مع الشماس ورولنز بروتوكول31. تم استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد لبناء تمازي. 3D-الطباعة يوفر بدائل تمازي تجارياً بأسعار معقولة وفعالة من حيث التكلفة. للحد من الفئران للقلق أثناء الاختبار، أنجز في تمازي في غرفة مظلمة مع الحد الأدنى من ال?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل بالوطنية معاهد للصحة الوطنية “المعهد للاضطرابات العصبية” والسكتة الدماغية منح 1R01NS096225-01A1، “جمعية القلب الأمريكية” منح اها-13SDG1395001413، 17GRNT33660336 اها اها-17POST33660174، ولاية لويزيانا منحة جامعة الدولة في مجلس البحوث المعونة، مالكولم موشي القلب والأوعية الدموية أبحاث الزمالة، ومعهد الدماغ ماكنايت إيفلين واو.
Materials
| 3D Printer | MakerBot | Replicator | Fifth generation |
| 3D Printer Filament | Hatchbox | PLA, 1.75 mm filament diameter | |
| 200 Proof Pure Ethanol | Koptec | V1005SG | |
| Sani-Chips | PJ Murphy-Forest Products | Size: 8 to 20 mesh; 2.2 cubic foot/package; autoclavable bags | |
| Rat | Charles River Laboratories | Sprague-Dawley | |
| Vecuronium bromide | Sun Pharmaceutical | 47335-931-40 | 10 mg |
| Epinephrine | Par Pharmaceutical | 42023-103-01 | Adrenalin Chloride Solution 1 mg/mL, 1:1000 |
| Buprenorphine Hydrochloride Injection | Pfizer | 00409-2012-32 | 0.3mg/mL |
| SketchUp | Trimble Inc. | 3D modeling software | |
| VentElite Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus | 55-7040 | Animals raging in size from mouse to guinea pig (10g to 1kg) |
| PowerLab 8/35 | Adinstruments | PL3508 | 8 analog input channels – 4 of which can be used in differential mode. |
| Bio Amps | Adinstruments | FE132 | The Bio Amp is a galvanically isolated, high-performance differential bio amplifier optimized for the measurement of a wide variety of biological signals such as ECG, EMG and EEG recordings. |
| Quad Bridge Amp | Adinstruments | FE224 | A four-channel, non-isolated bridge amplifier designed to allow the PowerLab to connect to most DC bridge transducers. |
| LabChart 8 | Adinstruments | ||
| ABL80 FLEX CO-OX blood gas analyzer | Radiometer | pH / p CO2 / p O2 | |
| SURFLO Teflon I.V. Catheter | Terumo | sc-361556 | Only use the flexible thin wall catheter (49-mm long) |
| Pipet/Infusion Needle | Hamilton | 7748-03 | 17-gauge; 93-mm long; 10-degree angle |
| Classic T3 Vaporizer | SurgiVet | VCT302 | Classic T3 Isoflurane Funnel Fill |
| ENVIRO-PURE Charcoal Canister | SurgiVet | 32373B10 | Designed to absorb waste anesthetic gas |
| O2 single flowmeter | SurgiVet | 32375B1 | 0-1000 mL |
| N2O Flowmeter | VetEquip | 401721 | 0-4LPM |
| Clay Adams Intramedic Luer-Stub Adapter (Sterile) | Becton Dickinson | 427565 | 23 gauge |
| Micro Forceps | Black and Black surgical | B3FRC-18 RM-8 | 7 1/4" (18 cm), 8mm RH, counterweight w/ guide pin 2mm, platform 6 x .3 mm, curved. |
| Halstead Mosquito Forceps | Roboz | RS-7111 | Curved; 5" Length, 1.3 mm tip diameter, 2.1 mm jaw width |
| Mixter Forceps | Roboz | RS-7291 | 5.25" Curved Extra Delicate, 1.1 mm tips |
| Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissors | Roboz | RS-5650 | Straight, Sharp Points; 9 mm Cutting Edge; 0.15 mm Tip Width; 3 1/2" Overall Length |
| Mayo-Stille Scissors | Roboz | RS-6891 | 5.5" Round Curved |
| Dumont #5 Forceps | Roboz | RS-5058 | 45 Deg Dumoxel Tip Size .10 x .06 mm |
| Olsen-Hegar Combination Scissor And Needle Holder | Roboz | RS-7884 | Cross Serration Tip; 5.5" Length |
| Moloney Forceps | Roboz | RS-8254 | Serrated; Slight Curve; 4.5" Length |
References
- Writing Group, M., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133, e38-e360 (2016).
- Beuret, P., et al. Cardiac arrest: prognostic factors and outcome at one year. Resuscitation. 25, 171-179 (1993).
- Kim, Y. J., et al. Long-term neurological outcomes in patients after out-of-hospital cardiac arrest. Resuscitation. 101, 1-5 (2016).
- Earnest, M. P., Yarnell, P. R., Merrill, S. L., Knapp, G. L. Long-term survival and neurologic status after resuscitation from out-of-hospital cardiac arrest. Neurology. 30, 1298-1302 (1980).
- Cerchiari, E. L., Safar, P., Klein, E., Cantadore, R., Pinsky, M. Cardiovascular function and neurologic outcome after cardiac arrest in dogs. The cardiovascular post-resuscitation syndrome. Resuscitation. 25, 9-33 (1993).
- Petito, C. K., Feldmann, E., Pulsinelli, W. A., Plum, F. Delayed hippocampal damage in humans following cardiorespiratory arrest. Neurology. 37, 1281-1286 (1987).
- Schmidt-Kastner, R., Freund, T. F. Selective vulnerability of the hippocampus in brain ischemia. Neuroscience. 40, 599-636 (1991).
- Corkin, S. What’s new with the amnesic patient H.M.?. Nat Rev Neurosci. 3, 153-160 (2002).
- Scoville, W. B., Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. 1957. J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 12, 103-113 (2000).
- Smith, T. D., Calhoun, M. E., Rapp, P. R. Circuit and morphological specificity of synaptic change in the aged hippocampal formation. Neurobiol Aging. 20, 357-358 (1999).
- Gage, F. H., Dunnett, S. B., Bjorklund, A. Spatial learning and motor deficits in aged rats. Neurobiol Aging. 5, 43-48 (1984).
- Tulving, E., Markowitsch, H. J. Episodic and declarative memory: role of the hippocampus. Hippocampus. 8, 198-204 (1998).
- Neigh, G. N., et al. Cardiac arrest with cardiopulmonary resuscitation reduces dendritic spine density in CA1 pyramidal cells and selectively alters acquisition of spatial memory. Eur J Neurosci. 20, 1865-1872 (2004).
- Volpe, B. T., Davis, H. P., Towle, A., Dunlap, W. P. Loss of hippocampal CA1 pyramidal neurons correlates with memory impairment in rats with ischemic or neurotoxin lesions. Behav Neurosci. 106, 457-464 (1992).
- Astur, R. S., Taylor, L. B., Mamelak, A. N., Philpott, L., Sutherland, R. J. Humans with hippocampus damage display severe spatial memory impairments in a virtual Morris water task. Behav Brain Res. 132, 77-84 (2002).
- Lee, R. H., et al. Fatty acid methyl esters as a potential therapy against cerebral ischemia. OCL. 23, D108 (2016).
- Lee, R. H., Porto, L. F., et al. Chapter 1. Palmitic acid: occurrence, biochemistry and health effects. , 1-15 (2014).
- Tolman, E. C., Gleitman, H. Studies in spatial learning; place and response learning under different degrees of motivation. J Exp Psychol. 39, 653-659 (1949).
- Koopmans, G., Blokland, A., van Nieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol Behav. 79, 683-693 (2003).
- Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Psychol. 93, 74-104 (1979).
- Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents. Behav Brain Res. 203, 151-164 (2009).
- Vorhees, C. V., Williams, M. T. Assessing spatial learning and memory in rodents. ILAR J. 55, 310-332 (2014).
- Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
- Poon, T. P., et al. Spinal cord toxoplasma lesion in AIDS: MR findings. J Comput Assist Tomogr. 16, 817-819 (1992).
- Sunyer, B., Patil, S., Höger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in the mice. Nat Protoc. 390, (2007).
- Shoji, H., Hagihara, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. T-maze forced alternation and left-right discrimination tasks for assessing working and reference memory in mice. J Vis Exp. , (2012).
- Seeger, T., et al. M2 muscarinic acetylcholine receptor knock-out mice show deficits in behavioral flexibility, working memory, and hippocampal plasticity. J Neurosci. 24, 10117-10127 (2004).
- Olton, D. S., Feustle, W. A. Hippocampal function required for nonspatial working memory. Exp Brain Res. 41, 380-389 (1981).
- Hayashida, K., et al. Hydrogen inhalation during normoxic resuscitation improves neurological outcome in a rat model of cardiac arrest independently of targeted temperature management. Circulation. 130, 2173-2180 (2014).
- Dember, W. N., Richman, C. L. . Spontaneous alternation behavior. , (1989).
- Deacon, R. M., Rawlins, J. N. T-maze alternation in the rodent. Nature protocols. 1, 7-12 (2006).
- Wong, K. V., Hernandez, A. A review of additive manufacturing. ISRN Mechanical Engineering. 2012, (2012).
- Lin, H. W., et al. Derangements of post-ischemic cerebral blood flow by protein kinase C delta. Neuroscience. 171, 566-576 (2010).
- Lin, H. W., et al. Fatty acid methyl esters and Solutol HS 15 confer neuroprotection after focal and global cerebral ischemia. Transl Stroke Res. 5, 109-117 (2014).
- Lee, R. H., et al. Interruption of perivascular sympathetic nerves of cerebral arteries offers neuroprotection against ischemia. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 312, H182-H188 (2017).
- Bali, Z. K., et al. Differential effects of alpha7 nicotinic receptor agonist PHA-543613 on spatial memory performance of rats in two distinct pharmacological dementia models. Behav Brain Res. 278, 404-410 (2015).
- McDonald, J. H. . Handbook of biological statistics. 2, (2009).
- Castellano, M. A., Diaz-Palarea, M. D., Rodriguez, M., Barroso, J. Lateralization in male rats and dopaminergic system: evidence of right-side population bias. Physiol Behav. 40, 607-612 (1987).
- Andrade, C., Alwarshetty, M., Sudha, S., Suresh Chandra, J. Effect of innate direction bias on T-maze learning in rats: implications for research. J Neurosci Methods. 110, 31-35 (2001).
