Bewertung der autonomen und Verhaltenseffekte passiver Bewegungen bei Ratten mit vertikaler Aufzugsbewegung und Riesenradrotation
Summary
Protokolle werden vorgestellt, um die autonomen und verhaltensorientierten Auswirkungen passiver Bewegungen bei Nagetieren mittels vertikaler Aufzugsbewegung und Riesenraddrehung zu bewerten.
Abstract
Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist es, die autonomen und verhaltensorientierten Auswirkungen passiver Bewegung bei Nagetieren mithilfe der vertikalen Aufzugsbewegung und der Riesenradrotationsgeräte zu bewerten. Diese Assays können helfen, die Integrität und das normale Funktionieren des autonomen Nervensystems zu bestätigen. Sie sind an quantitative Maßnahmen gekoppelt, die auf der Defäkationszählung, der Offenfeldprüfung und der Gleichgewichtsbalkenüberquerung basieren. Die Vorteile dieser Assays sind ihre Einfachheit, Reproduzierbarkeit und quantitative Verhaltensmaßnahmen. Die Grenzen dieser Assays bestehen darin, dass die autonomen Reaktionen Epiphänomene nicht-vestibulärer Störungen sein könnten und dass ein funktionierendes vestibuläres System erforderlich ist. Die Untersuchung von Erkrankungen wie Reisekrankheit wird durch die detaillierten Verfahren dieser Assays erheblich unterstützt.
Introduction
Bewegungskrankheit (MS) durch abnormale visuovestibuläre Stimulation führt zu autonomen Reaktionen, die Symptome wie epigastrische Beschwerden, Übelkeit und/oder Erbrechen1hervorrufen. Nach aktuellen Theorien kann Bewegungskrankheit durch einen sensorischen Konflikt oder neuronale Diskrepanz durch den Empfang integrierter Bewegungsinformationen verursacht werden, die sich vom erwarteten internen Modell der Umgebung2,3 oder der Posturalinstabilität unterscheiden, wie sie auf einem gähnenden Schiff auftreten würde4,5. Trotz erheblicher Fortschritte auf dem Gebiet der Reisekrankheit und der vestibulären autonomen Funktion6,7,8,9,10,11,12kann die zukünftige Forschung durch standardisierte Bewertungsprotokolle unterstützt werden. Die Bewertung der autonomen Auswirkungen von passiven Standardbewegungen wird den Untersuchungen der Ursachen und der Prävention von Reisekrankheit sehr zugute kommen. Das übergeordnete Ziel dieser Studie ist es, die autonomen und verhaltensauffälligen Auswirkungen passiver Bewegung bei Nagetieren zu bewerten. Tiermodelle, wie Zagetiere, ermöglichen eine einfache experimentelle Manipulation (z.B. passive Bewegung und Pharmazie) und Verhaltensbeurteilungen, mit denen die Ätiologie von Bewegungskrankheiten untersucht werden kann. Hier stellen wir eine detaillierte Batterie vor, um die Auswirkungen passiver Bewegung und die Integrität der vestibulären Funktion zu testen.
Die vorliegende Studie beschreibt zwei Assays, die vertikale Bewegung des Aufzugs (EVM) und die Riesenradrotation (FWR), die autonome Reaktionen auf die passive Bewegung auslösen. Die Assays sind an drei quantitative Verhaltensmaßnahmen gekoppelt, den Gleichgewichtsstrahl (bei Mäusen13 und Ratten14,15,16,17), die Offenfelduntersuchung und die Defäkationszählung. Die EVM (ähnlich der Steigung und Rolle eines Schiffes, das auf eine Welle trifft) bewertet die vestibuläre Funktion, indem sie die otolith sensorischen Organe stimuliert, die lineare Beschleunigungen kodieren (d. h. das Saccule, das auf Bewegungen in der vertikalen Ebene reagiert)18. Das Gerät FWR (Zentrifugalrotation oder Sinusbewegung) stimuliert die Otolithorgane durch lineare Beschleunigung und die halbkreisförmigen Kanäle durch Winkelbeschleunigung19,20. Das Riesenrad/Zentrifugaldrehgerät ist einzigartig in seiner autonomen Bewertung. Bis heute ist das einzige ähnliche Gerät in der Literatur die off-vertical axis rotation (OVAR) Drehscheibe, die verwendet wird, um den vestibulo-okulären Reflex (VOR)18,21,22, konditionierte Vermeidung23,24, und die Auswirkungen der Hypergravitation25,26,27zu untersuchen. Der EVM-Assay und der FWR-Gerätetest induzieren eine vestibuläre Stimulation, die zu autonomen Reaktionen führt. Wir koppeln EVM und FWR mit quantitativen Messungen wie Ausgleichsstrahl, Defäkationszählung und Freifeldanalyse28,29,30, um robuste und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten. Ähnlich wie bei Mäusen13 und Ratten14,15,16,17ist der Balancestrahl-Test ein 1,0 m langer Strahl, der 0,75 m vom Boden zwischen zwei Holzhockern mit einer einfachen Black-Box-Modifikation am Zielende (Finish) aufgehängt ist. Der Gleichgewichtsbalken wurde verwendet, um Angst (obskure Black Box)14,17, traumatische Verletzung15,16,17, und hier, autonome Reaktionen, die das Gleichgewicht beeinflussen zu bewerten. Wir haben zuvor eine Defäkationszählung zur Beurteilung der autonomen Reaktion im Bewegungskrankheitsmodell durchgeführt, und es ist eine zuverlässige quantitative Messung, die leicht durchgeführt und eindeutig bewertet wird6,8,9,11. Die Open-Field-Analyse verwendet eine einfache Blackbox-Verhaltensbeurteilung mit Ethovision28, Bonsai30oder eine einfache Videoanalyse in Matlab29, um Verhalten wie Bewegung zu quantifizieren. Im aktuellen Protokoll verwenden wir die gesamte zurückgelegte Entfernung, aber wir stellen fest, dass verschiedene Paradigmen existieren (z.B. Dehnung, Bewegungszone, Geschwindigkeit, etc.) 28,29,30. Zusammen bilden diese Verfahren eine kurze Batterie von Bewertungen für die Untersuchung und Bewertung autonomer Reaktionen auf passive Bewegungen, z.B. bei Bewegungskrankheit6,7,8,9,10,11. Die vorliegenden Assays können an eine Vielzahl von Tiermodellen angepasst werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die vorliegende Studie beschreibt die Bewertung autonomer Reaktionen auf passive Bewegungen bei Nagetieren mit vertikaler Aufzugsbewegung und Riesenraddrehung. Diese Geräte und Verfahren können leicht an andere Nagetiere übernommen werden, und es bestehen mehrere Modifikationen der Assays, um die vestibuläre Funktion unter verschiedenen Umständen zu bestätigen, z. B. bei pharmakologischen Herausforderungen oder chirurgischen Eingriffen. Forschung an MS durch vestibuläre Stimulation ausgelöst hat zu der Theorie ge…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde teilweise vom Hong Kong Research Grants Council, Early Career Scheme, Project #21201217 to C. L. unterstützt. Das FWR-Gerät hat ein Patent in China: ZL201120231912.1.
Materials
| Elevator vertical motion device | Custom | Custom-made Elevator vertical motion device to desired specifications | |
| Ethovision | Noldus Information Technology | Video tracking software | |
| Ferris-wheel rotation device | Custom | Custom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications | |
| Latex, polyvinyl or nitrile gloves | AMMEX | Use unpowdered gloves 8-mil | |
| Open field box | Custom | Darkened plexiglass box with IR camera | |
| Rat or mouse | JAX labs | Any small rodent | |
| Small rodent cage | Tecniplast | 1284L | |
| Wooden beam and stools | Custom | Custom-made wooden beam and stools to specifications indicated |
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