Kardiyak Arrest sonra işlevsel hafıza sonuçları değerlendirmek için değiştirilmiş T-Maze kullanan
Summary
Bu iletişim kuralı fonksiyonel öğrenme/bellekte boğulma serebral iskemi kalp krizi kaynaklı değerlendirmek için değiştirilmiş bir T-maze açıklar.
Abstract
Arka plan: hafif bir küresel serebral iskemi (yani kalp krizi) modelinde ılımlı kognitif bozukluk için değerlendirmek ameliyattan sonra zavallı hareket nedeniyle zor olabilir. Örneğin, rats kim cerrahi işlemler geçmesi ve Morris su labirent tabi böylece deneme geçersiz kılma yüzmek mümkün olmayabilir.
Yeni yöntem: Değiştirilmiş davranış kendiliğinden münavebe T-maze test kurduk. Değiştirilmiş T-maze Protokolü’nün en büyük avantajı fonksiyonel öğrenme/bellek iskemi sonra değerlendirmek için güçlü nispeten basit tasarımı var. Ayrıca, veri analizi basit ve anlaşılır. T-maze rats öğrenme/bellek açıkları hem varlığı veya yokluğu (6 dk) asphyxial kardiyak arrest (ACA) orta hafif belirlemek için kullanılır. Sıçan keşif için doğal bir eğilim var ve lesioned Hipokampal fareler bir yan-tercih azalmış spontan değişim oranları, Hipokampal ilgili ortaya çıkan kabul eğilimindedir, ancak diğer kollarında T-maze araştıracaktır fonksiyonel öğrenme/bellekte ACA olup.
Bulgular: ACA grupları daha yüksek yan-tercih oranları ve denetim ile karşılaştırıldığında daha düşük değişiklikler var.
Varolan yöntemleri ile karşılaştırma: Morris su ve Barnes labirent öğrenme/Hafıza fonksiyonu değerlendirmek için daha belirgin. Ancak, Morris su labirent diğer labirentine daha fazla stresli. Barnes labirent yaygın olarak süre ACA kaynaklı nörobilişsel açıkları (kısa vadeli) bellek çalışmak için daha yakından ilgili başvuru (uzun vadeli) bellek, ölçmek için kullanılır.
Sonuç: Biz bizim küresel serebral iskemi modelinde (ACA) yolu ile T-maze (kısa vadeli) bellek çalışma betimlemek için basit ama etkili bir strateji geliştirdik.
Introduction
Amerikan Kalp Derneği (2017), kardiyak arrest (CA) göre-indüklenen Ölüm dört dakikada oluşur ve Amerika Birleşik Devletleri1yılda 400. 000’den fazla insanı etkiliyor. CA nöronal beyin hasarı sonucu olarak yetersiz kan perfüzyon2,3,4neden olabilir iyi belgelenmiş. Öğrenme ve bellek8,9için kritik olan sinir hücreleri etkileyen Hipokampus5,6,7, iskemi duyarlı CA1 bölgesindeki CA kaynaklı beyin hasarı oluşur, 10,11,12. Ayrıca, Hipokampus (yani CA1 nöronlar), iskemik koşullarda dendritik omurga yoğunluğu kaybı mekansal hafıza bozukluğu13,14,15‘ te kritik bir rol oynamaktadır. CA sonra bu patolojik değişiklikler nedeniyle gibi davranış bozuklukları: anksiyete, depresyon, travma sonrası stres bozukluğu ve hafıza kaybı daha yaygın. Tıbbi teknolojisi (Yani verimli Ambulatuar Servisi) geliştirilmiş CA sağkalım oranları ile ilgili gelişmeler rağmen çoğu (dışında hipotermi) nöroprotektif tedavilerin CA16 sonra fonksiyonel sonuçları geliştirmek başarısız ,17. CA hayatta kalanlar genellikle yoksul bir yaşam kalitesine sahip ve16harcama artımlı tıp ile yatar.
Davranış testleri ile serebral iskemi için bilişsel durumu değerlendirme her iki ilaç etkinliğini belirlemek ve sonuçta başarılı bir klinik geliştirmek önemlidir. 1940’larda Edward Tolman Hipokampus tabanlı kayma bellek18çalışmaya ilk davranış deneme tasarlanmış. Daha sonra farklı labirentine (yani Morris su Labirent, Radyal Labirent, T veya Y labirent ve Barnes labirent) Hipokampal tabanlı kayma öğrenme ve bellek fareler19,20,21,22 değerlendirmek için geliştirilmiştir ,23. Daha yaygın olarak kullanılan davranış testi biri kayma öğrenme inceliyor Morris su labirent ve sıçan bellekte24modelleri. Ancak, Morris su labirent yüzmek ve tam motor işlevleri ve kontrol fare gerektirir. Asphyxial kardiyak arrest (ACA, CA’ın bir fare modeli) modeli gibi iskemi deneyler için femoral arter/damarın cannulation hayati kan basıncı, kan gazları ve çeşitli ilaçlar getirilmesi elde etmek için gereklidir. Femoral arter/damar cannulation düzgün yüzmeyi sıçan yetenek işleme bacak hareketlilik inhibe olabilir beri Morris su labirent ACA altında bilişsel bozuklukları test etmek en uygun olmayabilir.
Barnes labirent kayma öğrenme ve hafıza kemirgen modelleri incelemek için diğer yaygın olarak kullanılan davranış testidir. Barnes labirent tam motor işlevleri ve kontrol, efor gerektirmez ve böylece daha az stresli Morris su labirent daha. Geçmişte, biz Barnes labirent fonksiyonel öğrenme/bellek farklılıklar arasında meydana belirlemek için olacak kullanarak deneyler gerçekleştirilen denetim veya sham ACA kaynaklı sıçanlar karşı. Verileri Barnes labirent gerçeğini Barnes labirent başvuru (uzun vadeli) bellek25,26ölçmek için yaygın olarak kullanılan nedeniyle orta ACA için hafif takip bilişsel bozuklukları test etmek için çözünürlük yoktu için elde edilen, süre ACA kaynaklı nörobilişsel açıkları daha yakından Barnes labirent bizim ACA işlevinde bellek değerlendirmek için daha az uygun olduğunu düşündüren (kısa vadeli) bellek27,28,29,30 çalışmaya ilgili modeli.
Biz böylece değiştirilmiş bir T-maze (kısa vadeli) bellek ACA sonra çalışma değerlendirmek için spontan münavebe testi kullanılarak geliştirilmiştir. Gerçeğini değiştirilmiş T-maze does değil istemek de kadar ağır sayısal olarak önceki hayvan eğitim nedeniyle sadeliği ve diğer davranışsal testlere göre fareler üzerinde en az stres değiştirilmiş T-maze spontan münavebe testin büyük avantaj sağlıyor analiz veya alt yordamlar (yani farenin video görüntüleme) Morris su labirent ve Barnes labirent gerektirdiği gibi. İşte değiştirilmiş T-maze spontan münavebe test doğru algılamak ve kısa süreli hafıza kaybına neden hastalıklarda Hipokampal işlevin yeterli çözünürlük sunan bir basit ve henüz son derece verimli davranış deneme paradigma olduğunu göstermektedir (yani ACA).
Protocol
Representative Results
Discussion
Deacon ve Rawlins protokolü31ile karşılaştırıldığında da çalışmanın içinde değişiklikler yapıldı. 3D yazıcı T-maze oluşturmak için kullanılan. 3D baskı ticari T-maze uygun fiyatlı ve düşük maliyetli alternatifler sağlar. Test sırasında rats anksiyete azaltmak için minimum aydınlatma ile karanlık odada T-maze gerçekleştirildi. Bir kez fareyi hedef silah biri girdi, biz yavaşça karşı kol engelledi. Bu test yanı sıra olası hasar mümkün stresten rats kuyru?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal kurumları, sağlık/Ulusal Enstitüsü, nörolojik bozukluklar tarafından desteklenen ve kontur vermek 1R01NS096225-01A1, Amerikan Kalp Derneği verir AHA-13SDG1395001413, AHA-17GRNT33660336, AHA-17POST33660174, Louisiana State Üniversitesi hibe yardım Araştırma Konseyi, Malcolm Feist kardiyovasküler araştırma bursu ve Evelyn F. McKnight beyin Enstitüsü içinde.
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).
