סוללה בדיקה התנהגותית להערכה חוזרת ונשנית של מיומנויות מוטוריות, מצב רוח, קוגניציה בעכברים
Summary
סוללה מבחן התנהגותי מקיף של מיומנויות מוטוריות, רוח — לרבות אינטראקציה חברתית, דיכאון וחרדה – קוגניציה מיועד המבדק חוזרות ונשנות של שינויים התנהגותיים הקשורים ניוון מוחיים הקשורים בעכברים.
Abstract
לימודי תרופתי, רעילות הקשורים ניוון מוחיים דורשים ניתוח התנהגותי מקיף בעכברים כי תפקוד מוטורי, בתפקוד ב רוח וחשיבה נפוצים, לעיתים קרובות משותף תסמיני מחלות ניווניות. המוצגת כאן היא סוללה בדיקה התנהגותית מנוע, רוח של קוגניציה, אשר יכול להיבדק שוב ושוב במחקר האורך. סוללה זו מעריך את פנוטיפ באופן כללי התנהגות בעכברים על-ידי בדיקת כל תחום של התנהגות לפחות שתי בדיקות היטב קיבל עצמאית (קרי, מבחן בשדה פתוח, rotarod הבדיקה המוטורית, מבחן אינטראקציה חברתית, גבוהות וכן מבחן מבוך, ו כפייה השחיה לבדיקת תפקוד רגשי, ו מוריס מים מבוך מבחן, מבחן זיהוי האובייקט הרומן לתפקוד קוגניטיבי). לכן, סוללה מבחן רגיש ומקיף זו היא כלי רב עוצמה עבור המחקר של ההתחלפות התנהגותיים הקשורים ניוון מוחיים.
Introduction
מחלות ניווניות בהשתתפות הרסנית התנהגותית סימפטומים, כולל פגיעה קוגניטיבית, רוח בתפקוד כגון חרדה, דיכאון, או תפקוד מנוע1. בפתוגנזה של סוגים שונים של מחלות ניווניות היא לא ברורה2. מחקרים המצטברת מציינים כי גורמים גנטיים וסביבתיים עשוי גם לתרום בפתוגנזה של מחלות ניווניות. זיהוי גורם הסיכון של הקשורים ניוון מוחיים דורש ניתוח התנהגותי. למרות כל סוג של מחלות ניווניות יש סממנה התנהגותית החתימה (למשל, מחלת אלצהיימר [AD] בהשתתפות עם ליקוי קוגנטיבי ומחלת פרקינסון [PD] עם תפקוד מוטורי). עם התקדמות המחלה, המטופלים להתבטא תחלואה נלווית של הפרעות התנהגותיות שונות3. לדוגמה, חולי אלצהיימר מראים סימפטומים של חוסר תפקוד רוח בשלב מתקדם4,5. החולים במחלה עלולה להתקדם לתוך דמנטיה הקשורות PD ולפתח פגיעה קוגניטיבית6. על סמך תכונות אלה, ניתוח התנהגות במודלים הקשורים ניוון מוחיים הוא בדרך כלל חוזרים ונשנים ומקיף.
כדי להשיג מטרה זו, סוללה אשר מכיל מבחנים התנהגותיים קלאסית והשימוש בהם נפוץ עם תוקף מעולה תוכנן עבור ניתוח התנהגות מנוע, רוח, קוגניציה. בתפקוד המוטורי יכול להיבדק על ידי7,את מבחן בשדה פתוח8 והבדיקה rotarod מאיץ. תפקוד רוח, כולל בתפקוד חברתי, דיכאון וחרדה, נראים לרוב מחלות ניווניות5. לפיכך, סוללה זו כוללת מבחן אינטראקציה חברתית חברותיות9, את גבוהות בתוספת מבוך מבחן חרדה10המבחן כפייה השחיה עבור דיכאון11. פגיעה קוגניטיבית הוא אחד התסמינים האופייניים ביותר מחלות ניווניות כגון AD ו- דמנציה אוני frontotemporal12. תחומים קוגניטיביים, כולל זיכרון לטווח קצר וזיכרון אפיזודי, רגישים הקשורים ניוון מוחיים13,14,15. לכן, המבחן מבוך המים מוריס עבור ולמידה מרחבית, זיכרון16 והמבחן זיהוי האובייקט חדשניים עבור זיכרון לטווח קצר17 כולל הסוללה. בדיקות אלה תואמים אחד לשני. סדר הבדיקות תוכנן כדי למקסם habituation וכדי למזער הפרעות, להמשיך להגדיל את התאימות בתוך הסוללה. מאז כל פונקציה נבדק על ידי לפחות שתי בדיקות עצמאיות שונות בין עיקרון השיטה, התוצאות של כל בדיקה יכול להיות עוד יותר לאמת. יתר על כן, הפרוטוקולים של בדיקות מודגשים לבדיקות חוזרות ונשנות, בקידום המחקר האורך של התפתחות מחלות ניווניות. לכן, סוללה בדיקה זו התנהגות מחקרים שונים תחומי משנה של שינויים התנהגותיים ראיתי בשלבים שונים של הקשורים ניוון מוחיים בעת עולה מספר מינימלי של בעלי חיים. סוללה זו שימש במחקר האורך אשר העריכו את השינויים בהתנהגות בעכברים צעירים למבוגרים (3 בן חודש) זכר C57BL/6N לאחר חשיפה נשימתית חלקיקי סיליקה, במקצוע זה הוא גורם סיכון פוטנציאלי של הקשורים ניוון18. עם זאת, מודלים, כגון בגילאי עכברים או מניפולציה גנטית עכברים, או זנים אחרים עשויים לנהוג אחרת מאשר עכברים C57BL/6N צעירים. לכן, זהירות עשוי להידרש בעת שימוש סוללה זו בעכברים אלו.
Protocol
Representative Results
Discussion
ניתוח התנהגותי של עכברים חיוני למחקר הקשורים ניוון מוחיים. בעוד תפקוד קוגניטיבי הוא לעיתים קרובות רגישים ביותר בתחום התנהגות מושפעת מחלות ניווניות, תפקוד לקוי של מצב רוח, כגון דיכאון, חרדה, לעתים קרובות comorbid. יתר על כן, המוטורית לעתים קרובות משפיעה על הפרשנות של תוצאות בדיקות, כגון במבחן ז?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים תודה ד ר קורה SW לאי מתוך הספר למדעי ביו, אוניברסיטת הונג קונג, שהשאלת את גבוהות בתוספת מבוך בדיקה של החוג להרדמה מ אוניברסיטת הונג קונג שהשאלת את המנגנון בדיקת rotarod.
Materials
| chambers in social interaction test | home made | (8 cm (L) x 6 cm (W) x 12 cm (H)), transparant with holes, plastic | |
| cylindrical tanks used in forced swimming test | home made | 30 cm height, 20 cm diameters, glass | |
| elevated plus maze | home made | open arms (30 x 5 x 0.5 cm) ,closed arms (30 x 5 x 16 cm), center platform (5 x 5 x 0.5 cm), 40 cm tall. Plastic, nontransparant | |
| IITC Roto-Rod Apparatus | IITC life science Inc. | 755, series 8 | |
| open field arena | home made | 60 cm (L) x 60 cm (W) x 40 cm (H), plastic, nontransparant | |
| water maze | home made | 120 cm in diameter, 60 cm deep, steel |
References
- Baquero, M., Martin, N. Depressive symptoms in neurodegenerative diseases. World Journal of Clinical Cases. 3 (8), 682-693 (2015).
- Brown, R. C., Lockwood, A. H., Sonawane, B. R. Neurodegenerative Diseases: An Overview of Environmental Risk Factors. Environmental Health Perspectives. 113 (9), 1250-1256 (2005).
- Bossy-Wetzel, E., Schwarzenbacher, R., Lipton, S. A. Molecular pathways to neurodegeneration. Nature Medicine. 10, S2-S9 (2004).
- Cummings, J. L., Diaz, C., Levy, M., Binetti, G., Litvan, I. I. Neuropsychiatric Syndromes in Neurodegenerative Disease: Frequency and Signficance. Seminars in Clinical Neuropsychiatry. 1 (4), 241-247 (1996).
- Levenson, R. W., Sturm, V. E., Haase, C. M. Emotional and behavioral symptoms in neurodegenerative disease: a model for studying the neural bases of psychopathology. Annual Review of Clinical Psychology. 10, 581-606 (2014).
- Kehagia, A. A., Barker, R. A., Robbins, T. W. Neuropsychological and clinical heterogeneity of cognitive impairment and dementia in patients with Parkinson’s disease. Lancet Neurology. 9 (12), 1200-1213 (2010).
- Gould, T. D., Dao, D. T., Kovacsics, C. E., Gould, T. D. The Open Field Test. Mood and Anxiety Related Phenotypes in Mice. , 1-20 (2009).
- Seibenhener, M. L., Wooten, M. C. Use of the Open Field Maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. Journal of Visualized Experiments. (96), e52434 (2015).
- Kaidanovich-Beilin, O., Lipina, T., Vukobradovic, I., Roder, J., Woodgett, J. R. Assessment of social interaction behaviors. Journal of Visualized Experiments. (48), e2473 (2011).
- Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nature Protocols. 2 (2), 322-328 (2007).
- Can, A., et al. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3638 (2012).
- Veerappan, C. S., Sleiman, S., Coppola, G. Epigenetics of Alzheimer’s disease and frontotemporal dementia. Neurotherapeutics. 10 (4), 709-721 (2013).
- Kirova, A. M., Bays, R. B., Lagalwar, S. Working memory and executive function decline across normal aging, mild cognitive impairment, and Alzheimer’s disease. Biomed Research International. 2015, 748212 (2015).
- Draganski, B., Lutti, A., Kherif, F. Impact of brain aging and neurodegeneration on cognition: evidence from MRI. Current Opinion in Neurology. 26 (6), 640-645 (2013).
- Schliebs, R., Arendt, T. The cholinergic system in aging and neuronal degeneration. Behavioural Brain Research. 221 (2), 555-563 (2011).
- Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nature Protocols. 1 (2), 848-858 (2006).
- Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nature Protocols. 8 (12), 2531-2537 (2013).
- You, R., et al. Silica nanoparticles induce neurodegeneration-like changes in behavior, neuropathology, and affect synapse through MAPK activation. Particle and Fibre Toxicology. 15 (1), 28 (2018).
- Housing Deacon, R. M. husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936-946 (2006).
- Poon, D. C., et al. PKR deficiency alters E. coli-induced sickness behaviors but does not exacerbate neuroimmune responses or bacterial load. Journal of Neuroinflammation. 12, 212 (2015).
- O’Leary, T. P., Gunn, R. K., Brown, R. E. What are we measuring when we test strain differences in anxiety in mice?. Behavior Genetics. 43 (1), 34-50 (2013).
- Can, A., et al. The tail suspension test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3769 (2012).
- Angoa-Perez, M., et al. Mice genetically depleted of brain serotonin do not display a depression-like behavioral phenotype. ACS Chemical Neuroscience. 5 (10), 908-919 (2014).
- Blazquez, G., Canete, T., Tobena, A., Gimenez-Llort, L., Fernandez-Teruel, A. Cognitive and emotional profiles of aged Alzheimer’s disease (3xTgAD) mice: effects of environmental enrichment and sexual dimorphism. Behavioural Brain Research. 268, 185-201 (2014).
- Gimenez-Llort, L., et al. Modeling behavioral and neuronal symptoms of Alzheimer’s disease in mice: a role for intraneuronal amyloid. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 31 (1), 125-147 (2007).
- Lad, H. V., et al. Behavioural battery testing: evaluation and behavioural outcomes in 8 inbred mouse strains. Physiology & Behavior. 99 (3), 301-316 (2010).
- Powell, T. R., Fernandes, C., Schalkwyk, L. C. Depression-Related Behavioral Tests. Current Protocols in Mouse Biology. 2 (2), 119-127 (2012).
- Paylor, R., Spencer, C. M., Yuva-Paylor, L. A., Pieke-Dahl, S. The use of behavioral test batteries, II: effect of test interval. Physiology & Behavior. 87 (1), 95-102 (2006).
- Lee, K. M., Coehlo, M., McGregor, H. A., Waltermire, R. S., Szumlinski, K. K. Binge alcohol drinking elicits persistent negative affect in mice. Behavioural Brain Research. 291, 385-398 (2015).
- Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. Journal of Neuroscience Methods. 189 (2), 180-185 (2010).
