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Sciences du comportement

Carrera de la rueda y la complejidad del entorno como una intervención terapéutica en un modelo animal de TEAF

Published: February 02, 2017
doi:
10.3791/54947
,
1Department of Psychological and Brain Sciences,University of Delaware

Summary

El ejercicio cardiovascular y experiencias estimulantes en un entorno complejo tienen beneficios positivos en múltiples medidas de plasticidad neuronal en el cerebro de roedores. En este artículo se va a discutir la implementación de estas intervenciones como "superintervention", que combina rueda corriente y la complejidad del medio ambiente y abordará las limitaciones de estas intervenciones.

Abstract

El ejercicio aeróbico (por ejemplo, la rueda de rodadura (WR) se utiliza ampliamente en la investigación con animales) un impacto positivo en muchas medidas de potencial neuroplástico en el cerebro, como las tasas de neurogénesis adulta, la angiogénesis y la expresión de factores neurotróficos en roedores. Esta intervención también se ha demostrado para mitigar los aspectos conductuales y neuroanatómicos de los impactos negativos de los teratógenos (es decir, la exposición del desarrollo al alcohol) y la neurodegeneración relacionada con la edad en los roedores. complejidad ambiental (CE) se ha demostrado que producen numerosos beneficios neuroplásticos en estructuras corticales y subcorticales y se puede acoplar con la rueda de funcionamiento para aumentar la proliferación y supervivencia de células nuevas en el hipocampo adulto. La combinación de estas dos intervenciones proporciona un robusto "superintervention" (WR-EC) que puede ser implementado en una variedad de modelos de roedores de trastornos neurológicos. Vamos a discutir la implementación de WR / CE y su constituyente enintervenciones para su uso como un motor más potente intervención terapéutica en ratas utilizando el modelo animal de la exposición prenatal al alcohol en los seres humanos. También vamos a discutir los cuales son absolutamente necesarios elementos de los procedimientos de las intervenciones y cuáles se pueden alterar dependiendo de la pregunta o las instalaciones del experimentador.

Introduction

La cría en diferentes entornos de mucho tiempo se sabe que causa cambios en varias mediciones del bienestar neurológico. Muchos estudios analizan los efectos beneficiosos de la cría en un entorno complejo (CE) empezando con la investigación innovadora por Diamond y Rosenzweig (por ejemplo, 1, 2) y Greenough (Por ejemplo, 3, 4). CE se ha demostrado que tiene un innegables efectos positivos sobre los cambios sinápticos y celulares en el cerebro 5, 6, 7. EC puede afectar a una multiplicidad de regiones del cerebro incluyendo el hipocampo 8, 9 y la corteza visual 10, 11, el cuerpo estriado ventral 12, 13, asícomo la función neuroinmune en todo el cerebro (revisado en 14). Particular interés se ha desarrollado a partir de los estudios sobre hipocampo cuando se demostró que la EC puede aumentar la tasa de supervivencia de las células granulares adultos nacidos de la circunvolución dentada a través de la plasticidad dendríticas 9, 13. Este último punto ha recogido mucho interés debido a la creciente cuerpo de literatura que indica que el ejercicio cardiovascular promueve la neurogénesis adulta, tanto en el cerebro sano y dañado 15, 16, 17, 18. Rueda de rodadura (WR) es un fácil de implementar forma de actividad cardiovascular voluntario que se ha demostrado que es beneficioso en modelos de roedores de trastornos neurológicos o envejecimiento 17, 19, 20. WR afecta a la expresión de factores de crecimiento tanto en el sistema nervioso central y periférico 21, 22, 23.

Combinando (posteriormente) WR y CE en un "superintervention" (WR-EC) (es decir, 12 días de WR seguido de 30 días en CE) proporciona un aumento robusto en la neurogénesis adulta del hipocampo y aumento de la supervivencia de las células recién proliferado 8, la sentido de que en el modelo animal de TEAF no se logra por componentes individuales (ver a continuación). Dado que los dos componentes de WR-CE afectan a una gran variedad de estructuras dentro del cerebro 13 (WR revisado en 22, CE revisado en 24), la implementación de esta intervención se puede aplicar fácilmente a los modelos de roedores de ambos modelos inicio de la vida y de desarrollo posteriores del neurológica deterioro (por ejemplo, la exposición al alcohol neonatal, el envejecimiento, el estrés primeros años de vida).

nt "> Integración de WR-CE en los períodos de los adolescentes y principios de adultos (es decir, los días postnatales 30 – 72) pueden mejorar algunos de los efectos negativos de un modelo de rata de los trastornos del espectro alcohólico fetal (TEAF) 8 Una colección de estudios ha. demostrado que los roedores expuestos al alcohol desde el primer día postnatal (PD) del 4 al 9 de visualización déficits significativos en las medidas neuroanatómicas tales como la complejidad dendrítica 25, el desarrollo del cerebelo 26, 27 y capacidad de respuesta neuroinmune 28, así como manifestaciones de problemas de aprendizaje y de la memoria 29, 30, 31 . Incluso una cantidad reducida de la exposición al alcohol dentro de esta ventana de tiempo (es decir, PD 7 a 9) puede dar lugar a deficiencias en el aprendizaje y la memoria en ratas adolescentes y adultas 32 mientras que algunas estructuras ya no ven signeuroanatomical deterioro significa- 27. Muchos de estos déficits – además de alteraciones del comportamiento en las tareas dependiente del hipocampo – se han atenuado después de la exposición a este paradigma de 8, 33 o WR solo 25, 31 WR-CE. Aunque WR solo ha habido una intervención ampliamente utilizado, la combinación de WR-CE aún no se ha utilizado en la literatura a pesar de su capacidad para mantener los beneficios relativamente a corto plazo de 8 WR. En este artículo se discutirá la implementación de la intervención WR-CE durante la adolescencia. Aunque este paradigma se utiliza en el contexto de la exposición temprana alcohol postnatal, puede ser introducido en varios modelos de roedores para evaluar el potencial cerebral para la neuroplasticidad en los modelos de trastornos cerebrales.

Protocol

Declaración de Ética: El siguiente protocolo fue aprobado por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional (IACUC) de la Universidad de Delaware. 1. Exposición del desarrollo (o Modelo de Exposición etanol en exceso y similares) En PD3, determinar el sexo de cada animal y transversal fomentar cualquier animal si es necesario para mantener el tamaño de camada (8 animales) y sexo (4 machos: hembras 4) consistente dentro de cada camada. NOTA: Es importante mantener el tamaño de cama…

Representative Results

Con el fin de evaluar el efecto de la intervención estupendo, hay que fijarse en los efectos de cada uno de sus elementos constitutivos – WR y CE – en nuestras medidas de interés. Las figuras 1 a 3 (más adelante) apareció en una publicación anterior utilizando este paradigma 8. Figura 4 apareció en una tesis doctoral 36. Estos datos ilustran el impacto de WR-CE sobre la neurogénesis …

Discussion

En el protocolo anterior, hemos demostrado una intervención conveniente para rescatar a los déficits neuroanatómicas después de la exposición neonatal alcohol. Esta intervención se puede utilizar como agente terapéutico en otros modelos animales debido a la solidez de cada uno de los componentes de la intervención. Actividad cardiovascular voluntaria en forma de WR se ha demostrado beneficiar a varios resultados conductuales 38, 39 e inducir alteraciones…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.

Materials

Female Time-pregnant Long Evans Rats Envigo (Formerly: Harlan, Inc.) Average litter size is 8-10 pups
Black India Ink Higgins (Chartpak, Inc.) 44201
Syringes and Injection Needles Becton, Dickinson and Company (BD) Assorted For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution
Ear Punch Kent Scientific Corporation INS750076
Running Wheels Wahmann Labs Wahmann Running Wheel is discontinued. Substitute with  One per cage
EC Cage Martin's Cages, Inc. R-695
Small EC Toys Assorted
Medium EC Toys Assorted Should be able to fit 1-2 rats inside of/ on top of object
Large EC Toys Assorted Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object
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References

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Citer Cet Article
Gursky, Z. H., Klintsova, A. Y. Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD. J. Vis. Exp. (120), e54947, doi:10.3791/54947 (2017).
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