Inchworming: A Novel Motor Stereotypi i BTBR<em> T<sup> +</sup> Itpr3<sup> Tf</sup</em> / J musemodel for Autisme
Summary
Inchworming er en meget repetitiv synkron grave bevægelse vises ved BTBR T + Itpr 3TF / J (BTBR) mus, når de placeres i en test bur med tilstrækkelig savsmuld sengetøj. Proceduren er en modifikation af den unge social interaktion protokol og bruges her til at vurdere gentagne motoriske stereotypier relevante for autismespektrumforstyrrelser.
Abstract
Autisme Spektrum Disorder (ASD) er et adfærdsmæssigt defineret neurologisk udviklingsforstyrrelse karakteriseret ved nedsat gensidig social interaktion, unormal kommunikation, og gentagne adfærd med begrænset interesse. Da diagnosen er baseret på kliniske kriterier, bør enhver potentielt relevante gnaver modeller af denne heterogene lidelse ideelt rekapitulere disse forskellige adfærdstræk. Den BTBR T + Itpr3 tf / J (BTBR) mus er en etableret dyremodel af ASD, viser gentagne adfærd såsom øget pleje, samt kognitive ufleksible. Med hensyn til social interaktion og interesse, har den unge play test været ansat i flere gnavermodeller for ASF. Her viser vi, at når BTBR mus testes i en juvenil social interaktion kabinet, der indeholder savsmuld strøelse, de udviser et repetitivt synkron grave bevægelse. Denne gentagne motoriske adfærd, kaldet "inchworming", blev navngivetpå grund af den stereotypiske karakter af de bevægelser, som udvises af musene, mens flytte vandret hen over gulvet. Inchworming mus skal bruge deres for-og bagben-lemmer synkront at forskyde strøelse, udfører mindst en aktiv og en passiv bevægelse. Selvom både BTBR og C56BL/6J (B6) mus udviser denne adfærd, BTBR mus demonstrere en signifikant højere varighed og hyppighed af inchworming og en nedsat latenstid at indlede inchworming når de anbringes i en sengeliggende kabinet. Vi konkluderer, at dette nyligt beskrevet adfærd giver et mål for en repetitiv motor stereotypi, der let kan måles i dyremodeller af ASF.
Introduction
Selv patofysiologi autismespektrumforstyrrelser (ASF) er fortsat uklart, diagnose afhænger af tilstedeværelsen af tre brede symptom kategorier: unormal social gensidighed, nedskrivninger i kommunikation, og gentagne / stereotype adfærdsmønstre 1. De fleste gnavermodeller er i stand til samtidigt at reproducere alle tre gener i en enkelt dyr. Således modeller, der pålideligt kan simulere nogle eller alle aspekter af sygdommen har stor værdi for udvikling af effektive forebyggende og terapeutiske strategier. En model, der gør vise alle tre aspekter af ASD er BTBR mus 1,2.
I kombination med ultralyd vocalizations og social tilgang analyser, er den unge social interaktion test almindeligt anvendt til at karakterisere musemodeller for pædiatrisk ASD; disse tests foranstaltning faldt og unormal social adfærd, som repræsenterer centrale funktioner i ASF. Ud over den unge social interaktion test, mange andretest er blevet brugt til at måle stereotyp adfærd i dyremodeller af ASF. For eksempel marmor nedgravning test, der undersøger tendensen af et dyr til at forskyde strøelse hjælp snuden og forpoterne i forsøg på at behandle en genstand, menes at måle kompulsiv stereotypisk adfærd, der opstår som reaktion på aversiv stimuli 3,4. Derfor har grave tests blevet gennemført for at kvantificere denne gentagne adfærd i ASD dyremodeller og forskellige arter af gnavere 3,5-7. Grave adfærd er defineret som indlysende rettet handlinger snuden eller ben til at fortrænge strøelse og har været en hypotese at være en følsom parameter for gentagne motorisk adfærd 4.
Her rapporterer vi en ny type grave, som vi har kaldt "inchworming" i BTBR stamme af mus. Karakteriseringen af denne hidtil ukendte opførsel kan give en robust mål for en gentagen motorisk adfærd, der kan anvendes til yderligere validation af gnaver modeller såsom ASD, Huntingtons sygdom eller obsessiv-kompulsiv adfærd 8,9. Vi definerer "inchworming" mindst en synkron bevægelse af for-og bagben-lemmer indad efterfulgt af en synkron bevægelse udad, som fører til fortrængning af strøelse. Dette adskiller sig fra typiske grave adfærd på mange måder. For det første er inchworming adfærd observeres sædvanligvis som en kombination af episoder snarere end en enkelt isoleret begivenhed. I modsætning hertil kan grave forekomme som en enkelt koordineret bevægelse af enten hind eller forgrunden poter 3. Desuden inchworming bevægelser tendens til at forekomme vandret på tværs af anlæggets gulv i modsætning til de stationære positioner, der er karakteristisk for grave adfærd. Endelig inchworming adfærd beskrevet nedenfor optræder hyppigt i BTBR indavlede stamme af mus, men er sjældent identificeret i B6 kontrol stamme, mens typiske grave adfærd er almindelige i B6 og BTBR stammer af mus <sup> 10. De inchworming testprocedurer skitseret i denne undersøgelse repræsenterer modifikationer af en standard juvenile social interaktion protokol 1.
Da marmor nedgravning, grave, og juvenile play har etableret værdi til måling af unormal adfærd i musemodeller af ASD, den inchworming adfærd supplerer disse tidligere definerede målinger af stereotype adfærd. Især inchworming adfærd giver et brugbart mål for lavere ordens motoriske stereotypier, der er almindeligt identificeret i ASD 8,11. Desuden kan denne nye inchworming procedure give forskerne et værdifuldt redskab til analyse af gentagne motoriske adfærd er relevante for udviklingsforstyrrelser såsom ASF.
Protocol
Representative Results
Discussion
Inchworming er en ny måling af gentagen adfærd, der kan anvendes til at undersøge mange lidelser, der udviser stereotypier såsom ASF. Der er 4 trin, som er af afgørende betydning for at skabe pålidelige inchworming data fra den modificerede juvenil social interaktion protokol: 1) den udvidede isolation periode er afgørende for inchworming testen og bør ikke fjernes fra protokollen eller forkortes. Dette krav er specifikke for afprøvning af inchworming parvis beskrevet her. 2) videokamera skal passende anbragt o…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne er taknemmelige for den tekniske og logistiske bistand og ekspertise, som Rose Tobias, Younghee Ahn, og David N. Ruskin. Den her beskrevne arbejde blev finansieret af Alberta Børnehospital Foundation og Alberta Børnehospital Research Institute.
Materials
| Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
| 30 cm X 30 cm Plexiglas box with lid | Can be constructed | ||
| IR Camera | Survshop (Calgary, Alberta) | Sony CCD Camera DP955V- 30′ Infrared Armor Dome | Find a camera with high-resolution and zoom capabilities |
| DVR | Supercircuits (Austin, Texas) | BLACK Enterprise-Class 4-Channel H.264 security DVR with DVD Burner | High data capacity |
| Sawdust | Same as bedding material |
References
- McFarlane, H. G., Kusek, G. K., Yan, M., Phoenix, J. L., Bolivar, V. J., Crawley, J. N. Autism-like behavioral phenotypes in BTBR T+tf/J mice. Genes, Brain, and Behavior. 7, 152-163 (2008).
- Crawley, J. N. Designing mouse behavioral tasks relevant to autistic-like behaviors. Mental Retardation and Developmental Disabilities Research Reviews. 10 (4), 248-258 (2004).
- Deacon, R. Digging and marble burying in mice: simple methods for in vivo identification of biological impacts. Nature Protocols. 1 (1), 122-124 (2006).
- Thomas, A., Burant, A., Bui, N., Graham, D., Yuva-Paylor, L. A., Paylor, R. Marble burying reflects a repetitive and perseverative behavior more than novelty-induced anxiety. Psychopharmacology. 204, 361-373 (2009).
- Dudek, B. C., Adams, N., Boice, R., Abbott, M. E. Genetic influences on digging behaviours in mice (Mus musculus) in laboratory and seminatural settings. Journal of Comparative Psychology. 97 (3), 249-259 (1983).
- Webster, D., Williams, M. H., Owens, R., Geiger, V., Dewsbury, D. A. Digging behavior in 12 taxa of muriod rodents. Animal Learning and Behavior. 9 (2), 173-177 (1981).
- Pobbe, R. H., Pearson, B. L., Defensor, E., Bolivar, V. J., Blanchard, D. C., Blanchard, R. J. Expression of social behaviours of C57BL/6J versus BTBR inbred mouse strains in the visible burrow system. Behavioural Brain Research. 214, 443-449 (2010).
- Lewis, M. H., Tanimura, Y., Lee, L., Bodfish, J. Animal models of restricted repetitive behavior in autism. Behavioural Brain Research. 176, 66-74 (2007).
- Silverman, J. L., Yang, M., Lord, C., Crawley, J. N. Behavioural phenotyping assays for mouse models of autism. Nature Reviews. 11, 490-502 (2010).
- Deacon, R., Rawlins, J. Hippocampal lesions, species-typical behaviours and anxiety in mice. Behavioural Brain Research. 156, 241-249 (2005).
- Pearson, B. L., et al. Motor and cognitive sterotypies in the BTBR T+tf/J mouse model of autism. Genes, Brain, and Behavior. 10, 228-235 (2011).
- Pobbe, R. H., Defensor, E., Pearson, B. L., Bolivar, V. J., Blanchard, D. C., Blanchard, R. J. General and social anxiety in the BTBR T+ tf/J mouse strain. Behavioural Brain Research. 216 (1), 446-451 (2011).
