JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

Pilocarpine bağlı Epileptik Farelerde Hafıza Fonksiyonunun Değerlendirilmesi

Published: June 04, 2020
doi:
10.3791/60751
, , ,
1Department of Pharmacology, Department of Biomedicine & Health Sciences, Catholic Neuroscience Institute, Institute of Aging and Metabolic Diseases, College of Medicine,The Catholic University of Korea

Summary

Bu makalede, pilokarpin kaynaklı epileptik farelerde hafıza bozukluklarının değerlendirilmesi için deneysel prosedürler sunmaktadır. Bu protokol, epilepside en sık görülen komorbiditelerden biri olan epilepsi ile ilişkili kognitif gerilemenin patofizyolojik mekanizmalarını incelemek için kullanılabilir.

Abstract

Kognitif bozukluk temporal lob epilepsisinde en sık görülen komorbiditelerden biridir. Epilepsi bir hayvan modeliepilepsi ilişkili bilişsel gerileme özetlemek için, biz pilocarpine tedavi kronik epileptik fareler üretti. Bu epileptik fareleri kullanarak üç farklı davranış testi için bir protokol sayılmaktadır: sırasıyla yerler, nesneler ve bağlamlar için öğrenme ve belleği değerlendirmek için yeni nesne konumu (NL), yeni nesne tanıma (NO) ve desen ayırma (PS) testleri. Hayvanların bazal lokomotor aktivitelerini ölçen açık alan testini takiben davranışsal aygıtın nasıl ayarlanılacağını ve NL, NO ve PS testleri için deneysel prosedürlerin nasıl sağlanılacağını açıklıyoruz. Ayrıca, epileptik farelerde bellek işlevini değerlendirmek için diğer davranışsal testlere ilişkin OLARAK NL, NO ve PS testlerinin teknik avantajlarını da açıklıyoruz. Son olarak, başarılı bellek testleri için kritik bir adım olan alışım oturumları sırasında nesnelerle 30 s iyi temas kuramayan epileptik farelerin olası nedenleri ve çözümlerini tartışıyoruz. Böylece, bu protokol fareler kullanarak epilepsi ile ilişkili bellek bozukluklarının nasıl değerlendirildiği hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. NL, NO ve PS testleri epileptik farelerde bellek farklı türde değerlendirilmesi için uygun basit, verimli tahliller vardır.

Introduction

Epilepsi spontan tekrarlayan nöbetler ile karakterize kronik bir hastalıktır1,2,3. Tekrarlayan nöbetler beyinde yapısal ve fonksiyonel anormalliklere neden olabileceğinden1,2,3, anormal nöbet aktivitesi bilişsel işlev bozukluğuna katkıda bulunabilir, en sık görülen epilepsi ilişkili komorbiditelerden biridir4,5,6. Geçici ve anlık olan kronik nöbet olaylarının aksine, bilişsel bozukluklar epileptik hastaların yaşamları boyunca devam ederek yaşam kalitelerini bozabilir. Bu nedenle epilepsi ile ilişkili bilişsel gerilemenin patofizyolojik mekanizmalarını anlamak önemlidir.

Epilepsi çeşitli deneysel hayvan modelleri kronik epilepsi,,7,8,9,10,11,12ile ilişkili öğrenme ve hafıza açıklarını göstermek için kullanılmıştır. Örneğin, Morris su labirent, bağlamsal korku klima, delik-board, yeni nesne konumu (NL) ve yeni nesne tanıma (NO) testleri sık sık temporal lob epilepsi (TLE) bellek disfonksiyon değerlendirmek için kullanılmıştır. Hipokampus TLE’nin patoloji gösterdiği birincil bölgelerden biri olduğundan, hipokampusa bağlı bellek fonksiyonunu değerlendirebilen davranıştestleri genellikle tercihen seçilir. Ancak, nöbetler anormal hipokampal nörogenezi neden olabilir ve epilepsi ilişkili bilişsel gerileme katkıda bulunabilir göz önüne alındığında10, dentate yenidoğan nöronal fonksiyon test etmek için davranışsal paradigmalar (yani, mekansal desen ayırma, PS)8,13 de epilepsi hafıza bozukluklarının hücresel mekanizmaları hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.

Bu makalede, epileptik fareler için bir dizi bellek testi, NL, NO ve PS’yi gösteriyoruz. Testler basit ve kolay erişilebilir ve gelişmiş bir sistem gerektirmez.

Protocol

Tüm deneysel prosedürler Kore Katolik Üniversitesi Etik Komitesi tarafından onaylanmış ve Ulusal Laboratuvar Hayvanları Nın Bakımı ve Kullanımı Için Sağlık Enstitüleri Rehberi (NIH Yayınları No. 80-23) uyarınca gerçekleştirilmiştir. 1. Yeni nesne konum testi (NL) Pileptik C57BL/6 veya transgenik fareleri pilokarpin enjeksiyonundan 4-6 hafta sonra hazırlayın.NOT: Akut nöbetler intraperitoneal (IP) pilokarpin enjeksiyonu ile indüklenmiş, önceki raporumuz…

Representative Results

Genel bir deneysel program ve bilişsel fonksiyonun değerlendirilmesi için kurulum Şekil 1’degösterilmiştir. Pilokarinin neden olduğu akut nöbetlerin başlamasından altı hafta sonra, fareler nl, NO ve PS testlerine tabi tutuldu ve bu sırada testler arasında 3 günlük dinlenme süreleri ayrılmıştır(Şekil 1A). NL testi için, tanıma oturumu (F1) sırasında açık alana iki özdeş nesne yerleştirildi ve ertesi gün bir nesne yeni bir konuma ta?…

Discussion

Bu çalışmada kronik epilepsisi olan farelerde bilişsel fonksiyonun değerlendirilmesi için deneysel prosedürler açıklanmaktadır. Farelerde öğrenme ve hafıza fonksiyonlarını değerlendirmek için birçok farklı davranışsal test paradigması kullanılmaktadır18. Morris su labirenti, radyal kol labirenti, Y-labirent, bağlamsal korku klima, ve nesne tabanlı testler en sık kullanılan davranış testleri ve güvenilir sonuçlar sağlar. Bunlar arasında, NL, NO, ve PS testleri epil…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dr. Jae-Min Lee’ye teknik desteği için teşekkür ederiz. Bu çalışma Kore hükümeti tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) hibeleri (NRF-2019R1A2C1003958, NRF-2019K2A9A2A08000167) tarafından desteklenmiştir.

Materials

1 ml syringe Sung-shim Use with the 26 or 30 gauge needle
70% Ethanol Duksan UN1170 Spray to clean the box and objects
black curtain For avoiding unnecessary visual cues
Cresyl violet Sigma C5042 For Cresyl violet staining
cryotome Leica E21040041 For tissue sectioning
double-sided sticky tape For the firm placement of the objects
DPX mounting medium Sigma 06522
ethanol series Duksan UN1170 Make 100%, 95%, 90%, 80%, 70% ethanol solutions
floor plate with narrow grid patterns Leehyo-bio Behavioral experiment equipment, plate size: 42.5 x 42.5 x 0.5 cm, grid size: 2.75 x 2.75 cm
floor plate with wide grid patterns Leehyo-bio Behavioral experiment equipment, plate size: 42.5 x 42.5 x 0.5 cm, grid size: 5.5 x 5.5 cm
illuminometer TES Electrical Electronic Corp. 1334A For the measurement of the room lighting (60 Lux)
Intensive care unit Thermocare #W-1
ketamine hydrochloride Yuhan 7003 Use to anesthetize the mouse for transcardial perfusion
LED lamp Lungo P13A-0422-WW-04 Lighting for the behavioral test room
objects Rubber doll, 50 ml plastic tube, glass Coplin jar, plastic T-flask, glass bottle
open field box Leehyo-bio Behavioral experiment equipment, size: 44 x 44 x 31 cm
paper towel Yuhan-Kimberly 47201 Use to dry open field box and objects
paraformaldehyde Merck Millipore 104005 Make 4% solution
pilocarpine hydrochloride Sigma P6503
ruler Use to locate the objects in the open field box
scopolamine methyl nitrate Sigma S2250 Make 10X stock
Smart system 3.0 Panlab Video tracking system
stopwatch Junso JS-307 For the measurement of explorative activities of mice
sucrose Sigma S9378 For cryoprotection of tissue sections
terbutaline hemisulfate salt Sigma T2528 Make 10X stock
video camera (CCD camera) Vision VCE56HQ-12 Place the camera directly overhead of the open field box
xylazine (Rompun) Bayer korea KR10381 Use to anesthetize the mouse for transcardial perfusion
xylene Duksan UN1307 For Cresyl violet staining
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chang, B. S., Lowenstein, D. H. Mechanisms of disease – Epilepsy. New England Journal of Medicine. 349 (13), 1257-1266 (2003).
  2. Scharfman, H. E. The neurobiology of epilepsy. Current Neurology and Neuroscience Report. 7 (4), 348-354 (2007).
  3. Rakhade, S. N., Jensen, F. E. Epileptogenesis in the immature brain: emerging mechanisms. Nature Reviews in Neurology. 5 (7), 380-391 (2009).
  4. Breuer, L. E., et al. Cognitive deterioration in adult epilepsy: Does accelerated cognitive ageing exist. Neuroscience and Biobehavior Reviews. 64, 1-11 (2016).
  5. Leeman-Markowski, B. A., Schachter, S. C. Treatment of Cognitive Deficits in Epilepsy. Neurology Clinics. 34 (1), 183-204 (2016).
  6. Helmstaedter, C., Elger, C. E. Chronic temporal lobe epilepsy: a neurodevelopmental or progressively dementing disease. Brain. 132, 2822-2830 (2009).
  7. Groticke, I., Hoffmann, K., Loscher, W. Behavioral alterations in the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy in mice. Experimental Neurology. 207 (2), 329-349 (2007).
  8. Long, Q., et al. Intranasal MSC-derived A1-exosomes ease inflammation, and prevent abnormal neurogenesis and memory dysfunction after status epilepticus. Proceedings of the National Academy of Science U. S. A. 114 (17), 3536-3545 (2017).
  9. Lima, I. V. A., et al. Postictal alterations induced by intrahippocampal injection of pilocarpine in C57BL/6 mice. Epilepsy & Behavior. 64, 83-89 (2016).
  10. Cho, K. O., et al. Aberrant hippocampal neurogenesis contributes to epilepsy and associated cognitive decline. Nature Communication. 6, 6606 (2015).
  11. Zhou, Q., et al. Adenosine A1 Receptors Play an Important Protective Role Against Cognitive Impairment and Long-Term Potentiation Inhibition in a Pentylenetetrazol Mouse Model of Epilepsy. Molecular Neurobiology. 55 (4), 3316-3327 (2018).
  12. Jiang, Y., et al. Ketogenic diet attenuates spatial and item memory impairment in pentylenetetrazol-kindled rats. Brain Research. 1646, 451-458 (2016).
  13. Zhuo, J. M., et al. Young adult born neurons enhance hippocampal dependent performance via influences on bilateral networks. Elife. 5, 22429 (2016).
  14. Kim, J. E., Cho, K. O. The Pilocarpine Model of Temporal Lobe Epilepsy and EEG Monitoring Using Radiotelemetry System in Mice. Journal of Visualized Experiments. (132), e56831 (2018).
  15. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).
  16. Muller, C. J., Groticke, I., Bankstahl, M., Loscher, W. Behavioral and cognitive alterations, spontaneous seizures, and neuropathology developing after a pilocarpine-induced status epilepticus in C57BL/6 mice. Experimental Neurology. 219 (1), 284-297 (2009).
  17. Brandt, C., Gastens, A. M., Sun, M., Hausknecht, M., Loscher, W. Treatment with valproate after status epilepticus: effect on neuronal damage, epileptogenesis, and behavioral alterations in rats. Neuropharmacology. 51 (4), 789-804 (2006).
  18. Wolf, A., Bauer, B., Abner, E. L., Ashkenazy-Frolinger, T., Hartz, A. M. A Comprehensive Behavioral Test Battery to Assess Learning and Memory in 129S6/Tg2576 Mice. PLoS One. 11 (1), 0147733 (2016).
  19. Lueptow, L. M. Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice. Journal of Visualized Experiments. (126), e55718 (2017).
  20. Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its modifications. Cognitive Processing. 13 (2), 93-110 (2012).
  21. van Goethem, N. P., van Hagen, B. T. J., Prickaerts, J. Assessing spatial pattern separation in rodents using the object pattern separation task. Nature Protocols. 13 (8), 1763-1792 (2018).
  22. Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nature Protocols. 8 (12), 2531-2537 (2013).
  23. Moscovitch, M., Cabeza, R., Winocur, G., Nadel, L. Episodic Memory and Beyond: The Hippocampus and Neocortex in Transformation. Annual Reviews in Psychology. 67, 105-134 (2016).
  24. Eichenbaum, H. A cortical-hippocampal system for declarative memory. Nature Reviews Neuroscience. 1 (1), 41-50 (2000).
  25. Brown, M. W., Aggleton, J. P. Recognition memory: What are the roles of the perirhinal cortex and hippocampus. Nature Reviews Neuroscience. 2 (1), 51-61 (2001).
  26. Winters, B. D., Forwood, S. E., Cowell, R. A., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Double dissociation between the effects of peri-postrhinal cortex and hippocampal lesions on tests of object recognition and spatial memory: Heterogeneity of function within the temporal lobe. Journal of Neuroscience. 24 (26), 5901-5908 (2004).
  27. Winters, B. D., Bussey, T. J. Transient inactivation of perirhinal cortex disrupts encoding, retrieval, and consolidation of object recognition memory. Journal of Neuroscience. 25 (1), 52-61 (2005).
  28. Bermudez-Rattoni, F., Okuda, S., Roozendaal, B., McGaugh, J. L. Insular cortex is involved in consolidation of object recognition memory. Learning & Memory. 12 (5), 447-449 (2005).
  29. Akirav, I., Maroun, M. Ventromedial prefrontal cortex is obligatory for consolidation and reconsolidation of object recognition memory. Cerebral Cortex. 16 (12), 1759-1765 (2006).
  30. Cohen, S. J., Stackman, R. W. Assessing rodent hippocampal involvement in the novel object recognition task. A review. Behavior Brain Research. 285, 105-117 (2015).
  31. Cohen, S. J., et al. The Rodent Hippocampus Is Essential for Nonspatial Object Memory. Current Biology. 23 (17), 1685-1690 (2013).
  32. Broadbent, N. J., Gaskin, S., Squire, L. R., Clark, R. E. Object recognition memory and the rodent hippocampus. Learning and Memory. 17 (1), 5-11 (2010).
  33. Tuscher, J. J., Taxier, L. R., Fortress, A. M., Frick, K. M. Chemogenetic inactivation of the dorsal hippocampus and medial prefrontal cortex, individually and concurrently, impairs object recognition and spatial memory consolidation in female mice. Neurobiology of Learning and Memory. 156, 103-116 (2018).
  34. de Lima, M. N., Luft, T., Roesler, R., Schroder, N. Temporary inactivation reveals an essential role of the dorsal hippocampus in consolidation of object recognition memory. Neuroscience Letters. 405 (1-2), 142-146 (2006).
  35. Hammond, R. S., Tull, L. E., Stackman, R. W. On the delay-dependent involvement of the hippocampus in object recognition memory. Neurobiology of Learning and Memory. 82 (1), 26-34 (2004).
  36. Clark, R. E., Zola, S. M., Squire, L. R. Impaired recognition memory in rats after damage to the hippocampus. Journal of Neuroscience. 20 (23), 8853-8860 (2000).
  37. Stackman, R. W., Cohen, S. J., Lora, J. C., Rios, L. M. Temporary inactivation reveals that the CA1 region of the mouse dorsal hippocampus plays an equivalent role in the retrieval of long-term object memory and spatial memory. Neurobiology of Learning and Memory. 133, 118-128 (2016).
  38. Mumby, D. G., Gaskin, S., Glenn, M. J., Schramek, T. E., Lehmann, H. Hippocampal damage and exploratory preferences in rats: memory for objects, places, and contexts. Learning & Memory. 9 (2), 49-57 (2002).
  39. Jeong, K. H., Lee, K. E., Kim, S. Y., Cho, K. O. Upregulation of Kruppel-Like Factor 6 in the Mouse Hippocampus after Pilocarpine-Induced Status Epilepticus. Neuroscience. 186, 170-178 (2011).
  40. Kim, J. E., Cho, K. O. The Pilocarpine Model of Temporal Lobe Epilepsy and EEG Monitoring Using Radiotelemetry System in Mice. Journal of Visualized Experiments. (132), e56831 (2018).
  41. Jiang, Y., et al. Abnormal hippocampal functional network and related memory impairment in pilocarpine-treated rats. Epilepsia. 59 (9), 1785-1795 (2018).
  42. Wang, L., Liu, Y. H., Huang, Y. G., Chen, L. W. Time-course of neuronal death in the mouse pilocarpine model of chronic epilepsy using Fluoro-Jade C staining. Brain Research. 1241, 157-167 (2008).
  43. Detour, J., Schroeder, H., Desor, D., Nehlig, A. A 5-month period of epilepsy impairs spatial memory, decreases anxiety, but spares object recognition in the lithium-pilocarpine model in adult rats. Epilepsia. 46 (4), 499-508 (2005).
  44. Benini, R., Longo, D., Biagini, G., Avoli, M. Perirhinal Cortex Hyperexcitability in Pilocarpine-Treated Epileptic Rats. Hippocampus. 21 (7), 702-713 (2011).
  45. Yassa, M. A., Stark, C. E. Pattern separation in the hippocampus. Trends in Neurosciences. 34 (10), 515-525 (2011).
  46. Goncalves, J. T., Schafer, S. T., Gage, F. H. Adult Neurogenesis in the Hippocampus: From Stem Cells to Behavior. Cell. 167 (4), 897-914 (2016).
  47. Sahay, A., et al. Increasing adult hippocampal neurogenesis is sufficient to improve pattern separation. Nature. 472 (7344), 466-539 (2011).

Tags

Memory FunctionPilocarpine-induced EpilepsyMouse ModelNovel Object LocationNovel Object RecognitionPattern Separation TestLocomotor ActivityOpen Field BoxVideo Tracking SoftwareIlluminance

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Park, K., Kim, J., Choi, I., Cho, K. Assessment of Memory Function in Pilocarpine-induced Epileptic Mice. J. Vis. Exp. (160), e60751, doi:10.3791/60751 (2020).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image