Utilizando o ZIF modificados para avaliar resultados de memória funcional após parada cardíaca
Summary
Este protocolo descreve o uso de uma ZIF modificado para avaliar aprendizagem funcional/memória em isquemia cerebral induzida por parada cardíaca de asfixia.
Abstract
Fundo: Avaliação de leve a moderada impairment cognitive em um modelo de isquemia cerebral global (ou seja, parada cardíaca) pode ser difícil devido a pobre locomoção após a cirurgia. Por exemplo, ratos que se submetem a procedimentos cirúrgicos e estão sujeitos ao labirinto de água Morris podem não ser capazes de nadar, anulando, assim, o experimento.
Novo método: Estabelecemos um teste de ZIF modificados comportamental espontânea alternância. A grande vantagem do protocolo modificado ZIF é seu design relativamente simples que é poderoso o suficiente para avaliar a aprendizagem/memória funcional após a isquemia. Além disso, a análise de dados é simples e direta. Usamos a ZIF para determinar défices de aprendizagem/memória dos ratos tanto na presença ou ausência de leve a moderada (6 min) no cardíaca (ACA). Ratos têm uma tendência natural para a exploração e explorarão os braços alternativos na ZIF, Considerando que ratos hippocampal lesionado tendem a adotar um lado-preferência resultando em rácios de diminuição da alternância espontâneo, revelando o hipocampo-relacionados aprendizagem/memória funcional na presença ou ausência de ACA.
Resultados: Grupos ACA têm percentagens mais elevadas de preferência do lado e alternações mais baixas em comparação com o controle.
Comparação com o método existente (s): água a Morris e Barnes labirinto são mais proeminentes para avaliar a função de aprendizagem/memória. No entanto, o labirinto de água de Morris é mais estressante do que outros labirintos. O labirinto de Barnes é amplamente utilizado para medir a memória de referência (longo prazo), enquanto déficits neurocognitivos induzida por ACA são mais proximamente relacionados com memória (curto prazo) a trabalhar.
Conclusões: Nós desenvolvemos uma estratégia simples, mas eficaz para delinear a memória (curto prazo) via a ZIF a trabalhar no nosso modelo de isquemia cerebral global (ACA).
Introduction
De acordo com a American Heart Association (2017), parada cardíaca (CA)-mortalidade induzida ocorre a cada quatro minutos e afeta mais de 400.000 pessoas por ano no Estados Unidos1. É bem documentado que o CA pode causar lesão neuronal do cérebro como resultado de sangue insuficiente perfusão2,3,4. Lesão cerebral induzida por CA ocorre na região CA1 do hipocampo5,6,7, afetando os neurônios que são essenciais para a aprendizagem e memória8,9, sensíveis à isquemia 10,11,12. Além disso, a perda de densidade de espinha dendrítica, sob condições isquêmicas no hipocampo (ou seja, CA1 neurônios), desempenha um papel crítico na memória espacial imparidade13,14,15. Devido a essas alterações patológicas após CA, distúrbios comportamentais tais como: ansiedade, depressão, transtorno de estresse pós-traumático e perda de memória são mais prevalentes. Embora tenha havido avanços na tecnologia médica (ou seja, serviço ambulatorial eficiente) que correlacionam com melhores taxas de sobrevivência de CA, a maioria dos tratamentos neuroprotetor (exceto para hipotermia) falha melhorar os resultados funcionais após CA16 ,17. Sobreviventes de CA normalmente tem uma má qualidade de vida e estão sobrecarregados com incremental medical gastando16.
Avaliações de estado cognitivo para isquemia cerebral através de testes comportamentais são importantes para determinar a eficácia ambas as drogas e, finalmente, desenvolver um ensaio clínico bem sucedido. Na década de 1940, Edward Tolman projetado o primeiro julgamento de comportamento para estudar baseado no hipocampo memória espacial18. Posteriormente, labirintos diferentes (ou seja, o labirinto de água Morris, labirinto radial, T – ou Y-labirinto e labirinto Barnes) foram desenvolvidos para avaliar hippocampal espacial a aprendizagem e a memória em ratos19,20,21,22 ,23. Um do mais amplamente utilizado teste comportamental é o labirinto de água de Morris, que examina a aprendizagem espacial e memória em ratos modelos24. No entanto, o labirinto de água Morris requer o rato para nadar e exercer controle e função motora total. Para experimentos de isquemia, tais como o modelo no cardíaca (ACA, um modelo do rato de CA), canulação da veia/artéria femoral são necessárias para obter a pressão de sangue vital, gases do sangue e introdução de diversas drogas. Desde que a cateterização da veia/artéria femoral pode inibir a mobilidade de perna, tornando a capacidade do rato está a nadar corretamente, o labirinto de água Morris pode não ser o mais adequado testar deficiências cognitivas sob ACA.
O labirinto de Barnes é o outro teste comportamental amplamente utilizado para examinar a aprendizagem espacial e memória em modelos de roedores. O labirinto de Barnes não exige o esforço de função completa motora e controle e, portanto, menos estressante do que o labirinto de água Morris. No passado, realizamos experimentos usando o labirinto Barnes para determinar se as diferenças de aprendizagem funcional/memória ocorrem entre controle ou sham contra ratos induzida por ACA. Os dados obtidos para o labirinto de Barnes não tinha a resolução para testar deficiências cognitivas após leve a moderada ACA, devido ao fato de que o labirinto de Barnes é amplamente utilizado para medir a referência (longo prazo) memória25,26, enquanto Défices neurocognitivos induzida por ACA mais intimamente relacionados com o trabalho (curto prazo) memória27,28,29,30 sugerindo que o labirinto de Barnes é menos viável para avaliar a função de memória em nosso ACA modelo.
Assim, desenvolvemos uma ZIF modificado usando alternância espontânea teste para avaliar a memória (curto prazo) a trabalhar depois da ACA. Grande vantagem do teste alternância espontânea modificados ZIF é sua simplicidade e o mínimo de estresse em ratos em comparação com outros testes comportamentais, devido ao fato de que a ZIF modificado não requer formação prévia de animais, como bem tão pesado computacional análise ou sub-rotinas (ou seja, a imagem latente do rato), conforme exigido pelo labirinto de água de Morris e labirinto de Barnes. Aqui nós mostramos que o teste de alternância espontânea de ZIF modificado é um paradigma de avaliação comportamental ainda altamente eficiente e simples que pode oferecer a resolução suficiente para detectar com precisão e avaliar função hippocampal em doenças que causam perda de memória (ou seja, ACA).
Protocol
Representative Results
Discussion
Modificações foram feitas no presente estudo em relação ao protocolo de diácono e Rawlins’31. A impressora 3D foi usada para construir a ZIF. A impressão 3D oferece alternativas acessíveis e cost-effective para ZIF comercializado. Para reduzir a ansiedade dos ratos durante o ensaio, a ZIF realizou-se no quarto escuro com iluminação mínima. Uma vez que o rato entrou um dos braços objetivo, bloqueamos suavemente o braço oposto. Isso evita o estresse possível do teste, os possíveis dano…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo nacional institutos de saúde nacionais Instituto de doenças neurológicas e AVC conceder 1R01NS096225-01A1, a American Heart Association concede AHA-13SDG1395001413, 17GRNT33660336-AHA, AHA-17POST33660174, o Louisiana Grant de Universidade de estado no Conselho de pesquisa de ajuda, Malcolm Feist, The Cardiovascular Research Fellowship e o Instituto de cérebro Evelyn F. McKnight.
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 |
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