Neurologico Reflex Test in neonatali Rat Pups
Summary
test comportamentale è il gold standard per determinare i risultati in seguito a lesione cerebrale, e in grado di identificare la presenza di disabilità dello sviluppo nei neonati e nei bambini. i riflessi dello sviluppo neurologico sono un indicatore precoce di queste anomalie. Una serie di prove riflessi sviluppo facilmente realizzabile in roditori neonatale sono stati sviluppati e descritti qui.
Abstract
test riflesso neurologico è comunemente utilizzato nella pratica clinica per valutare la maturazione del sistema nervoso. riflessi dello sviluppo neurologico sono anche denominati riflessi, come primitivi. Sono sensibili e coerenti con i risultati successivi. riflessi anomali sono descritti come un'assenza, persistenza, ricomparsa, o latenza dei riflessi, che sono indici predittivi di neonati che sono ad alto rischio di disturbi dello sviluppo neurologico. Modelli animali di disabilità dello sviluppo neurologico, come la paralisi cerebrale, spesso mostrano riflessi sviluppo aberranti, come sarebbe essere osservato nei neonati umani. Le tecniche descritte valutare una varietà di riflessi dello sviluppo neurologico nei ratti neonati. test del riflesso neurologico offre l'investigatore un metodo di prova che non è altrimenti disponibili in tali animali giovani. La metodologia qui presentata si propone di aiutare gli investigatori in esame tappe dello sviluppo nei ratti neonati come un metodo per rilevare br ad esordio precocelesioni ain e / o determinare l'efficacia degli interventi terapeutici. La metodologia qui presentata si propone di fornire un orientamento generale per gli investigatori.
Introduction
riflessi dello sviluppo neurologico, o tappe dello sviluppo, sono una delle prime valutazioni utilizzate sui neonati umani e neonati. riflessi neurologici sono movimenti involontari e ripetitivi che dimostrano tronco cerebrale e riflessi del midollo spinale. Maturazione delle maggiori reti corticali caratterizzate evolvendo migrazione, mielinizzazione, e sinaptogenesi promuovere controllo volontario e l'inibizione corticale. Alterazioni nel normale progressione dell'evoluzione del sistema nervoso centrale possono interrompere lo sviluppo cerebrale, con conseguente anomala cablaggio corticale, funzionamento, e mielinizzazione, causando ritardi riflessi neurologico o assenze. neonati umani ad alto rischio per la disabilità sviluppo neurologico spesso mostrano anomale primi riflessi. riflessi anormali possono presentare come un ritardo nell'acquisizione, assenza, presenza prolungata o ricomparsa tardi nella vita, e sono predittivi di disabilità dello sviluppo. 1, 2 Perciò, È importante simulare ritardi riflessi in modelli sperimentali di disabilità dello sviluppo neurologico.
I roditori sono comunemente impiegati come modelli sperimentali. cuccioli di ratto sono altricial quando nasce, e quindi troppo immatura per intraprendere motore specifico o complessa, compiti comportamentali sensoriali e / o cognitive. A questo proposito, la loro immaturità sviluppo riguarda sia il loro sviluppo fisico e organo. I ratti sono nati senza pelo con l'incapacità di termoregolazione, sono ciechi, e in grado di camminare. Con riferimento allo sviluppo del cervello, notevole maturazione corticale si verifica dopo la nascita. cuccioli di ratto appena nati (giorno della nascita indicati come postnatale giorno 1; PD1) sono stati suggeriti per raggiungere un livello di maturazione del cervello che è simile a un cervello umano pretermine di 23 – 28 settimane di gestazione, mentre PD7-10 cuccioli sono equivalenti a vicino- cervello umano termine. 3, 4, 5, 6Questa correlazione si basa su analisi anatomiche lordi, tuttavia, sono anche state descritte altre misure di maturazione cerebrale come mielinizzazione e ampiezza integrato elettroencefalogramma. 5, 7 Ad esempio, pre-oligodendrociti sono le cellule predominanti nella sviluppo del cervello fetale umano da 23 – 32 settimane in utero, e questa fase di maturazione corrisponde ad un roditore PD1-3. 5, 8, 9, 10 Inoltre, myelination inizia in utero nell'uomo che nei ratti neonati appare nel proencefalo intorno PD7-10; il roditore cervello neonato rimane in gran parte non-mieliniche. 11, 12 Tucker et al. trovato che l'ampiezza integrato modello elettroencefalogramma di un ratto P1 per essere simile ad un 23 settimane gestazione feto umano, mentre un cucciolo PD7 e PD10 è simile a un 30-32 settimana e periodo infantile, rispettivamente. 7 Per queste ragioni, neonato test del riflesso in cuccioli di ratto neonatale offre l'opportunità per catturare l'ontogenesi e / o interruzione dello sviluppo del cervello.
La batteria di riflessi descritte qui sotto sono adattati da studi di WM Fox e A. Lubics 13, 14 WM Fox è stato uno dei primi investigatori rispetto alla ontogenesi dei riflessi nel topo. 13 Questi riflessi includono, ma non sono limitati a, arto presa e posizionamento, evitamento scogliera, raddrizzamento, accelerato raddrizzamento, andatura, trasalimento uditivo, la postura e l'apertura degli occhi. Sia forelimb e arti posteriori presa (denominato palmo-plantare afferrare nell'uomo, rispettivamente) sono facilitati da riflessi spinali e inibizione corticospinale dalle aree motorie non primarie. 15, 16 arti posteriori immissione (riflessologia plantare) riflette la maturazione del tratto corticospinale. 16, 17, 18 Cliff evitamento (risposte protettive), raddrizzamento (labirinto), e accelerato raddrizzamento comporta l'integrazione e la comunicazione tra ingresso e uscita del motore sensoriali (come quelli coinvolti nella vibrisse e sistemi vestibolari). 19, 20, 21 Gait riflette locomozione. 14 trasalimento uditivo valuta stimolazione acustica e connessioni sinaptiche dei neuroni giganti nel nucleo reticularis pontis caudalis. 21 postura coinvolge appropriate / proiezioni corticali-spinale spinali-corticale, la forza muscolare e innervazione neuromuscolare. 22, 23 mAturation gamma dei recettori dell'acido a-amminobutirrico può correlare con apertura degli occhi. 24 È importante tenere presente che i riflessi riflettono una rete molto più complicato e fornito qui è una correlazione generale. Inoltre, questi riflessi forniscono un metodo rapido e semplice di valutazione dello sviluppo neurologico in età molto giovane in cui test comportamentali più complessi non è fattibile.
L'obiettivo di questo documento è di fornire una guida generale per il test riflesso neurologico che può essere facilmente incorporato in studi sperimentali neonatali di ratto. La metodologia descritta è stata svolta a Long-Evans cuccioli di ratto neonatale e la quantificazione dei risultati è basata su primo giorno di apparizione. Il giorno in cui reflex test è avviato e l'attrezzatura utilizzata può essere modificata per adattarsi meglio un modello sperimentale diverso (ad esempio per diversi ceppi e specie). Stabilendo la normale progressione fisiologica di refmaturazione lex in un modello animale specifico, i ricercatori possono valutare gli effetti dei fattori di stress esterni, manipolazioni endogeni e / o interventi terapeutici su neurodevelopment in modelli di ratto neonatale. Nel complesso, l'uso di riflessi, come una determinazione di maturità cerebrale è vantaggioso nel predire danno cerebrale perinatale, ed è riflettente dei risultati dello sviluppo neurologico successivi.
Protocol
Representative Results
Discussion
test riflesso neurologico è una misura predittiva di anormale sviluppo corticale e maturazione, che può essere di importanza in circostanze in cui neuropatologia palese non è evidente. Durante il test neurologico, è fondamentale garantire che i cuccioli vengono esaminate contemporaneamente quotidiano. I ratti sono animali notturni e, quindi, il loro ritmo circadiano possono alterare le prestazioni se il test viene eseguito in tempi diversi durante il giorno. 34 Il test dovrebbe essere complet…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano ringraziare i nostri agenzie di finanziamento, che comprendono NeuroDevNet (a centri nazionali di eccellenza), la Fondazione ALVA, delle donne e Research Institute Salute dei bambini, e l'Università di Alberta.
Materials
| Breeding | |||
| Transfer pipettes | Fisherbrand | 12-711-9AM | Used for vaginal flushes. |
| Sterile Saline | Hospira | 7983254 | The solution used to collect cells during vaginal flushes. |
| 400 µl Microcentrifuge tubes | Fisherbrand | 05-408-120 | Used to hold the saline solution. |
| Light microscope | Leica | Leica ATC 2000 | For observation of the saline solution. Can be any light microscope used in the lab. |
| Slides | Fisherbrand | 12-552-5 | The saline solution is placed on the slide. Can be any slides used in the lab. |
| Coverslips | Fisherbrand | 12-545-F | To coverslip the slides. Can use any coverslips used in the lab. |
| Dietary Supplementation | |||
| Broccoli Sprouts seeds | Mumm's Sprouting Seeds | Broccoli sprouts seeds are ordered and grown in the lab. | |
| Countertop Seed Sprouter Box | Mumm's Sprouting Seeds | A box is used to germinate and grow the seeds prior to harvest. | |
| 250 mL beaker | The beaker is used to soak the seed. Any size beaker that would fit can be used. | ||
| Maternal Inflammation | |||
| Lipoplysaccharide (LPS) | Sigma | L3129 | The endotoxin used to mimic maternal inflammation. |
| 1 mL Syringe | BD Syringe | 309659 | Used to inject the pregnant rat. |
| Gauge (30G X 1/2) | BD PrecisionGlide Needle | 305106 | Use the smallest needle to avoid pain and discomfort. |
| Sterile Saline (0.9% Sodium Chloride, USP) | Hospira | Saline is used to dissolve LPS. | |
| Weights | |||
| Scale | Denver Instrument | For recording the weights. Can be any scale with 2 decimal places used in the lab. | |
| Neurodevelopmental Reflexes | |||
| Thin blunt rod | Can be a paperclip or toothpick. This is for forelimb and hindlimb grasping. | ||
| Round filter paper | Whatman | 1001 150 | 15 cm diameter paper used for gait analysis. |
| Timer | Fisher Scientific | 06-662-51 | For timing the time allocated to righting and gait. |
| Blunt surface | Can be an edge of a table. This is for hindlimb placing and cliff avoidance. | ||
| Foam landing | For when the pups perform accelerated righting. | ||
| Video recorder | Sony | VCT-D580RM | To record all reflexes tested. Must be able to record at 1/1000 fps |
| Bell | For auditory startle. | ||
| Heat lamp or pad | To maintain the body temperature of the pups underoing examination. |
References
- Farber, J. M., Shapiro, B. K., Palmer, F. B., Capute, A. J. The diagnostic value of the neurodevelopmental examination. Clin Pediatr (Phila. 24 (7), 367-372 (1985).
- Zafeiriou, D. I. Primitive reflexes and postural reactions in the neurodevelopmental examination). Pediatr. Neurol. 31 (1), 1-8 (2004).
- Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. S. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum. Dev. 3 (1), 79-83 (1979).
- Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., Noble-Haeusslein, L. J. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Prog. Neurobiol. , (2013).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch. Dis. Child. 48 (10), 757-767 (1973).
- Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat. Pediatr. Res. 65 (1), 62-66 (2009).
- Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with. Dev. Neurosci. 33 (3-4), 251-260 (2011).
- Back, S. A., Riddle, A., McClure, M. M. Maturation-dependent vulnerability of perinatal white matter in premature birth. Stroke. 38, 724-730 (2007).
- Back, S. A., et al. Late oligodendrocyte progenitors coincide with the developmental window of vulnerability for human perinatal white matter injury. J. Neurosci. 21 (4), 1302-1312 (2001).
- Downes, N., Mullins, P. The development of myelin in the brain of the juvenile rat. Toxicol. Pathol. 42 (5), 913-922 (2014).
- Jakovcevski, I., Filipovic, R., Mo, Z., Rakic, S., Zecevic, N. Oligodendrocyte development and the onset of myelination in the human fetal brain. Front. Neuroanat. 3 (5), (2009).
- Fox, W. M. Reflex-ontogeny and behavioural development of the mouse. Anim. Behav. 13 (2), 234-241 (1965).
- Lubics, A., et al. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 157 (1), 157-165 (2005).
- Futagi, Y., Toribe, Y., Suzuki, Y. The grasp reflex and moro reflex in infants: hierarchy of primitive reflex responses. Int. J. Pediatr. , 191562 (2012).
- Hashimoto, R., Tanaka, Y. Contribution of the supplementary motor area and anterior cingulate gyrus to pathological grasping phenomena. Eur. Neurol. 40 (3), 151-158 (1998).
- Isaza Jaramillo, S. P., et al. Accuracy of the Babinski sign in the identification of pyramidal tract dysfunction. J. Neurol. Sci. 343 (1-2), 66-68 (2014).
- Donatelle, J. M. Growth of the corticospinal tract and the development of placing reactions in the postnatal rat. J. Comp. Neurol. 175 (2), 207-231 (1977).
- Palanza, P., Parmigiani, S., vom Saal, F. S. Effects of Prenatal Exposure to Low Doses of Diethylstilbestrol, o,p’DDT and Methoxychlor on Postnatal Growth and Neurobehavioral Development in Male and Female Mice. Horm. Behav. 40 (2), 252-265 (2001).
- Pantaleoni, G. C., et al. Effects of maternal exposure to polychlorobiphenyls (PCBs) on F1 generation behavior in the rat. Fundam. Appl. Toxicol. 11 (3), 440-449 (1988).
- Yeomans, J. S., Frankland, P. W. The acoustic startle reflex: neurons and connections. Brain Res. Rev. 21 (3), 301-314 (1995).
- Vinay, L., Brocard, F., Clarac, F. Differential maturation of motoneurons innervating ankle flexor and extensor muscles in the neonatal rat. Eur. J. Neurosci. 12 (12), 4562-4566 (2000).
- Geisler, H. C., Westerga, J., Gramsbergen, A. Development of posture in the rat. Acta Neurobiol. Exp.(Wars. 53 (4), 517-523 (1993).
- Heinen, K., et al. Gabaa receptor maturation in relation to eye opening in the rat visual cortex). 神经科学. 124 (1), 161-171 (2004).
- Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behav. Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).
- Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav. Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
- Wu, L., et al. Dietary approach to attenuate oxidative stress, hypertension, and inflammation in the cardiovascular system. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (18), 7094-7099 (2004).
- Machholz, E., Mulder, G., Ruiz, C., Corning, B. F., Pritchett-Corning, K. R. Manual restraint and common compound administration routes in mice and. J. Vis. Exp. (67), (2012).
- Rousset, C. I., et al. Maternal exposure to lipopolysaccharide leads to transient motor dysfunction in neonatal rats. Dev. Neurosci. 35 (2-3), 172-181 (2013).
- Nguyen, A. T., Bahry, A. M. A., Shen, K. Q., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Consumption of broccoli sprouts during late gestation and lactation confers protection against developmental delay induced by maternal inflammation. Behav. Brain Res. 307, 239-249 (2016).
- Black, A. M., Armstrong, E. A., Scott, O., Juurlink, B. J., Yager, J. Y. Broccoli sprout supplementation during pregnancy prevents brain injury in the newborn rat following placental insufficiency. Behav. Brain Res. 291, 289-298 (2015).
- Wainwright, P. E. Issues of design and analysis relating to the use of multiparous species in developmental nutritional studies. J. Nutr. 128 (3), 661-663 (1998).
- Lazic, S. E., Essioux, L. Improving basic and translational science by accounting for litter-to-litter variation in animal models. BMC Neurosci. 14, 14-37 (2013).
- Sergio, D. P., Sanchez, S., Ruben, V. R., Ana, B. R., Barriga, C. Changes in behaviour and in the circadian rhythms of melatonin and corticosterone in rats subjected to a forced-swimming test. J Appl Biomed. 1 (47), (2005).
- Castelhano-Carlos, M., Baumans, V. The impact of light, noise, cage cleaning and in-house transport on welfare and stress of laboratory rats. Lab. Anim. 43 (4), 311-327 (2009).
- Zimmerberg, B., Ballard, G. A., Riley, E. P. The development of thermoregulation after prenatal exposure to alcohol in rats. Psychopharmacology (Berl. 91 (4), 479-484 (1987).
- Fan, L. W., et al. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat). Behav. Brain Res. 165 (1), 80-90 (2005).
- Smart, J. L., Dobbing, J. Vulnerability of developing brain. VI. Relative effects of foetal and early postnatal undernutrition on reflex ontogeny and development of behaviour in the rat. Brain Res. 33 (2), 303-314 (1971).
- Fox, M. W. Neuro-Behavioral ontogeny: A synthesis of ethological and neurophysiological concepts. Brain Res. 2 (1), 3-20 (1966).
- Piper, M. C., Mazer, B., Silver, K. M., Ramsay, M. Resolution of neurological symptoms in high-risk infants during the first two years of life. Dev. Med. Child Neurol. 30 (1), 26-35 (1988).
- Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. J. Neurosci. Methods. 189 (2), 180-185 (2010).
- Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat. Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).
- Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
