Inchworming: A Novel Motor stereotypi i BTBR<em> T<sup> +</sup> Itpr3<sup> Tf</sup</em> / J musmodell av Autism
Summary
Inchworming är en mycket repetitiva synkron grävande rörelse visas av BTBR T + Itpr 3TF / J (BTBR)-möss när det placeras i ett test bur med tillräcklig sågspån sängar. Förfarandet är en modifiering av juvenil social interaktion protokoll och används här för att bedöma repetitiva motoriska stereotypier relevanta för autism.
Abstract
Autism Spectrum Disorder (ASD) är en beteendemässigt definierad neurologisk sjukdom som kännetecknas av minskad ömsesidig social interaktion, avvikande kommunikation och repetitiva beteenden med begränsad ränta. Eftersom diagnosen baseras på kliniska kriterier, bör alla potentiellt relevanta gnagare modeller av denna heterogena sjukdom idealt rekapitulera dessa olika beteendemönster. Den BTBR T + Itpr3 tf / J (BTBR) musen är en etablerad djurmodell av ASD, visar repetitiva beteenden såsom ökad grooming, samt kognitiv stelbenthet. När det gäller social interaktion och intresse, har ungdomsspeltestet varit anställd i flera gnagarmodeller av ASD. Här visar vi att när BTBR möss testas i en juvenil social interaktion kapsling innehållande sågspån strö, uppvisar de en repetitiv synkron grävande rörelse. Denna repetitiva motorik, kallad "inchworming," hettepå grund av den stereotypa arten av de rörelser som uppvisas av mössen medan den rör sig horisontellt tvärs över golvet. Inchworming möss måste använda sina fram-och hind-lemmar synkront förskjuta strö, utföra minst en inåt och en utåt rörelse. Även om både BTBR och C56BL/6J (B6) möss uppvisar detta beteende, BTBR möss visar en signifikant högre varaktighet och frekvens inchworming och en minskad latens för att initiera inchworming när den placeras i en bedded kapsling. Vi drar slutsatsen att denna nyligen beskrivna beteendet ger ett mått på en repetitiv motor stereotypi som enkelt kan mätas i djurmodeller av ASD.
Introduction
Även om patofysiologin för autismspektrumstörningar (ASD) är fortfarande oklart, diagnos beror på närvaron av tre breda kategorier symptom: onormal social ömsesidighet, försämringar i kommunikation och repetitiva / stereotypa beteenden 1. De flesta gnagarmodeller inte att samtidigt återge alla tre symptom hos ett enskilt djur. Således, modeller som på ett tillförlitligt sätt kan simulera vissa eller alla aspekter av sjukdomen håller stort värde för utvecklingen av effektiva preventiva och terapeutiska strategier. En modell som inte visar alla tre aspekter av ASD är BTBR musen 1,2.
I kombination med ultraljud läten och sociala förhållningssätt analyser, är den juvenile social interaktion test som ofta används för att karakterisera musmodeller av pediatrisk ASD; dessa tester mått minskat och onormala sociala beteenden som representerar centrala funktioner i ASD. Förutom den juvenil sociala interaktionstestet, många andratester har använts för att mäta stereotypa beteenden i djurmodeller av ASD. Till exempel marmor nedgrävning test, vilket undersöker tendensen hos ett djur för att förskjuta bäddmaterial med användning av nos och framtassar under försök att täcka ett föremål, är tänkt att mäta kompulsiva stereotypa beteenden som inträffar som svar på aversiva stimuli 3,4. Följaktligen har gräva tester genomförts för att kvantifiera denna repetitiva beteenden i ASD djurmodeller och olika arter av gnagare 3,5-7. Gräva beteenden definieras som uppenbara riktade insatser av nosen eller tassar för att tränga undan bäddmaterial och har en hypotes att vara en känslig parameter för repetitivt motorik 4.
Här rapporterar vi en ny typ av grävning, som vi har benämnt "inchworming," i BTBR musstam. Karakteriseringen av detta nya beteende kan ge en robust mått på ett upprepande motorbeteende som kan användas för ytterligare valsolideringen av gnagare modeller såsom ASD, Huntingtons sjukdom eller tvångssyndrom beteende 8,9. Vi definierar "inchworming" som åtminstone en synkron rörelse fram-och hind-lemmar inåt följt av en synkron rörelse utåt vilket leder till förskjutning av strö. Detta skiljer sig från typiska grävbeteende på många sätt. Först inchworming beteende observeras vanligtvis som en kombination av episoder i stället för en enda isolerad händelse. Som kontrast kan grävning förekomma som enstaka koordinerad rörelse av antingen den bakre eller framtassarna 3. Dessutom inchworming rörelser tenderar att inträffa horisontellt över utrymmets golv i motsats till de stationära positioner som är karakteristisk för grävning beteenden. Slutligen inchworming beteende som beskrivs nedan förekommer ofta i BTBR inavlad stam av möss, men är sällan identifieras i B6 kontrollstammen, medan typiska gräv beteenden är vanliga i B6 och BTBR stammar av möss <sup> 10. Provningsförfaranden inchworming som beskrivs i denna studie utgör ändringar i standard juvenil social interaktion protokoll 1.
Med tanke på att marmor nedgrävning, gräva, och juvenil lek har fastställt värde för att mäta onormalt beteende i musmodeller av ASD, kompletterar inchworming beteende dessa tidigare definierade mätningar av stereotypa beteenden. Särskilt inchworming beteendet ger ett användbart mått på lägre order motoriska stereotypier som vanligen identifieras i ASD 8,11. Dessutom kan denna nya inchworming förfarande ge forskare med ett extra värdefullt verktyg för analys av repetitiva motoriska beteenden som är relevanta för utvecklingsstörningar såsom ASD.
Protocol
Representative Results
Discussion
Inchworming är en ny mätning av repetitivt beteende som kan användas för att studera många sjukdomar som uppvisar stereotypier såsom ASD. Det finns fyra steg som är av avgörande betydelse för att generera tillförlitliga inchworming uppgifter från den modifierade juvenil social interaktion protokoll: 1) den förlängda Isoleringen är avgörande för inchworming testet och får inte tas bort från protokollet eller förkortas. Detta krav är specifika för testning av inchworming parvis beskrivs här. 2) Video…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna är tacksamma för det tekniska och logistiska stöd och sakkunskap från Rose Tobias, Younghee Ahn, och David N. Ruskin. Arbetet beskrivs här har finansierats av Alberta Barnsjukhuset Foundation och Alberta barnsjukhuset Forskningsinstitut.
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).
