Inchworming: A Novel Motor stereotypi i BTBR<em> T⁺ Itpr3<sup> Tf</sup</em> / J Mouse Model of Autism

Summary

Inchworming er en svært repeterende synkron graving bevegelse vises av BTBR T ⁺ Itpr ^3TF / J (BTBR) mus når den plasseres i en testing bur med tilstrekkelig sagflis sengetøy. Fremgangsmåten er en modifikasjon av juvenile sosial interaksjon protokoll og brukes her for å vurdere repeterende motor stereotypier relevante for autisme spektrum Disorder.

Abstract

Autism Spectrum Disorder (ASD) er en atferdsmessig definert nevrologisk lidelse preget av redusert gjensidig sosial interaksjon, unormal kommunikasjon, og repeterende atferd med begrenset interesse. Som diagnose er basert på kliniske kriterier, bør noen potensielt relevante gnager modeller av denne heterogen lidelse ideelt rekapitulere disse ulike atferdsmessige trekk. Den BTBR T ⁺ Itpr3 ^tf / J (BTBR) mus er en etablert dyremodell av ASD, viser repeterende handlinger, for eksempel økt stell, samt kognitiv fleksibilitet. Med hensyn til sosial interaksjon og interesse, har den juvenile play test vært ansatt i flere gnager modeller av ASD. Her viser vi at når BTBR mus er testet i en juvenile sosial interaksjon kabinett som inneholder sagflis sengetøy, viser de en repeterende synkron graving bevegelse. Denne repeterende motor oppførsel, referert til som "inchworming," hetpå grunn av den stereotype arten av de bevegelser som frembringes av musene mens det beveger seg horisontalt på tvers av gulvet. Inchworming mus må bruke sine for-og hind-lemmer synkront å fortrenge sengetøy, utføre et minimum av én innover og en ytre bevegelse. Selv om både BTBR og C56BL/6J (B6) mus viser denne atferden, BTBR mus viser en betydelig høyere varighet og hyppighet av inchworming og en redusert ventetid for å initiere inchworming når den plasseres i en sengs kabinett. Vi konkluderer med at dette nylig beskrevet oppførsel gir et mål på et repeterende motor stereotypi som enkelt kan måles i dyremodeller av ASD.

Introduction

Selv om patofysiologien av autismespekterforstyrrelser (ASD) er fortsatt uklart, diagnose avhenger av at det finnes tre hovedsymptomkategorier: unormal sosial gjensidighet, svekkelser i kommunikasjon, og repeterende / stereotype atferd ^en. De fleste gnagermodeller er i stand til samtidig å reprodusere alle de tre symptomer i ett enkelt dyr. Dermed modeller som pålitelig kan simulere noen eller alle aspekter av lidelsen holder stor verdi for utvikling av effektive forebyggende og terapeutiske strategier. En modell som gjør vise alle tre aspekter av ASD er BTBR muse ^1,2.

I kombinasjon med ultralyd vokaliseringer og sosial tilnærming analyser, er den juvenile sosial interaksjon test brukte for å karakterisere musemodeller av pediatrisk ASD; Disse testene måler redusert og unormal sosial atferd som representerer kjernefunksjonene for ASD. I tillegg til de juvenile sosial interaksjon test, mange andretester har blitt brukt til å måle stereotype atferd i dyremodeller av ASD. For eksempel, marmor nedgraving test, som undersøker tendensen av et dyr for å fortrenge strø ved hjelp av snute og forpotene på forsøk på å dekke en gjenstand, er antatt å måle tvangsmessig stereotype oppførsel som forekommer som respons på ubehagelig stimuli ^3,4. Følgelig har grave tester er gjennomført for å kvantifisere dette repeterende atferd i ASD dyremodeller og ulike arter av gnagere ^3,5-7. Digging atferd er definert som åpen rettet handlinger av snute eller poter å fortrenge sengetøy materialer og har vært hypotese å være en følsom parameter for repeterende motor atferd ^fire.

Her rapporterer vi en ny type graving, som vi har kalt "inchworming," i BTBR stamme av mus. Karakteriseringen av denne nye virkemåten kan tilveiebringe en robust mål på en repeterende motor virkemåte som kan anvendes for ytterligere validation av gnager modeller som ASD, Huntingtons sykdom eller obsessive compulsive atferd ^8,9. Vi definerer "inchworming", som i det minste en synkron bevegelse av de for-og bakben-lemmer innover etterfulgt av en synkron bevegelse utover, noe som fører til forskyvning av strømateriale. Dette skiller seg fra typiske graving atferd på mange måter. Først blir inchworming oppførsel observeres som en kombinasjon av episoder i stedet for en enkelt isolert hendelse. I motsetning til dette kan grave oppstå som enkelt samordnet bevegelse av enten den hind-eller forgrunnen labber ^3. I tillegg inchworming bevegelser har en tendens til å oppstå horisontalt over kapslingen gulvet i motsetning til den stasjonære posisjoner som er karakteristiske for graving atferd. Til slutt, den inchworming atferd beskrevet nedenfor oppstår ofte i BTBR innavlet stamme av mus, men er sjelden identifisert i B6 kontroll belastning, mens typiske grave atferd er vanlig i B6 og BTBR stammer av mus <sup> 10. De inchworming testprosedyrer som er beskrevet i denne studien representerer modifikasjoner av en standard juvenile sosial interaksjon protokoll ^1.

Gitt at marmor nedgraving, graving, og juvenile spill har etablert verdi for å måle unormal atferd i musemodeller av ASD, utfyller inchworming atferd disse tidligere definerte målinger av stereotype atferd. Spesielt gir den inchworming opptreden nyttig mål av lavere ordre motoriske stereotypier som ofte identifisert i ASD ^8,11. I tillegg kan denne nye inchworming prosedyre gi forskere med en ytterligere verdifullt verktøy for analyse av repeterende motorisk adferd som er relevante for utviklingsforstyrrelser som ASD.

Protocol

Alle prosedyrer ble utført i samsvar med den kanadiske Animal Care komité og godkjent av Universitetet i Calgary Animal Care Committee. En. Animal Forberedelse Isoler mus over natten (12 t) før testing. For å gjøre dette, plasserer alt av BTBR og B6 mus (P35-P40) som trengs for eksperimentell analyse i bur av seg selv, dagen før testing. Plasser den isolerte mus i atferdsanalyserommet 30 min før testing, slik at dyrene skal venne seg til det nye m…

Representative Results

Den modifiserte versjon av juvenile stykket test som er beskrevet her kan brukes til å observere og analysere ny repeterende grave oppførsel betegnet inchworming. Inchworming er utstilt i langt større grad av BTBR mus enn B6 kontroller. I en typisk 10 min økt, vil BTBR mus viser tydelig inchworming atferd (synkront inn-og utadbevegelse av potene i et forsøk på å forskyve sagflis bedding) i omtrent 5 min, eller halvparten av en observasjons-perioden. Videre er det ventetid for å Inchworm betydelig kortere for BTB…

Discussion

Inchworming er et nytt mål på repeterende virkemåte som kan brukes til å studere mange lidelser som utviser stereotypier som ASD. Det er fire trinn som er av avgjørende betydning for å generere pålitelige inchworming data fra den modifiserte juvenile sosial interaksjon protokoll: 1) den forlengede isolasjon periode er vesentlig for inchworming test, og skal ikke tas ut av protokollen eller forkortes. Dette kravet er spesifikk for testing av inchworming i par som er beskrevet her. 2) Et videokamera må være hensi…

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