Compensativa Limb uso e comportamentale valutazione delle abilità di apprendimento Motor seguito Sensomotoria Cortex Infortunio in un modello murino di ictus ischemico

Summary

Mouse models have become increasingly popular in studies of behavioral neuroscience. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. This protocol describes the Pasta Matrix Reaching Task, which is a skilled motor task for use in mouse models of stroke.

Abstract

Modelli murini sono diventati sempre più popolari nel campo delle neuroscienze comportamentali, e in particolare negli studi di ictus sperimentale. Come modelli anticipo, è importante sviluppare misure sensibili comportamentali specifiche per il mouse. Il presente protocollo descrive un compito abile motore per l'uso in modelli murini di ictus. La Pasta Matrix Raggiungere funzioni di operazione come un test comportamentale versatile e sensibile che permette sperimentatori per raccogliere i dati di outcome precisi e manipolare l'uso degli arti per simulare fenomeni clinici umani, comprese le strategie compensative (ad esempio, appreso il mancato uso) e concentrati training riabilitativo. Quando combinato con strumenti neuroanatomici, questa operazione permette anche ai ricercatori di esplorare i meccanismi che supportano il recupero comportamentale della funzione (o la sua assenza) dopo ictus. Il compito è semplice e conveniente da configurare e condotta, che offre una varietà di formazione e di sperimentazione opzioni per numerose domande di ricerca concernenti furisultato nctional a seguito di infortunio. Anche se l'attività è stata applicata a modelli murini di ictus, può anche essere utile in studi di esito funzionale in altri modelli di pregiudizio estremità superiori.

Introduction

Modelli murini sono diventati sempre più popolari per la ricerca sperimentale ictus dovuto in parte alla loro praticità e convenienza, nonché la disponibilità di linee transgeniche che sono adatti per l'imaging in vivo tra altre applicazioni. Con questo aumento di popolarità in modelli sperimentali, l'interesse per lo sviluppo delle valutazioni sensibili comportamentali di risultato funzionale dopo la lesione ha anche aumentato ^1-7. Lo sviluppo di protocolli di allenamento di animali che imitano sia la riabilitazione e strategie compensative utilizzato da ictus umane migliora la capacità di tradurre correttamente i risultati di studi su animali sperimentali da utilizzare nella clinica ^8. Formazione di abilità motore sulla Pasta Matrix Raggiungere Task (PMRT) è stata precedentemente stabilita come una valutazione del comportamento sensibile del risultato abilità motoria a seguito insulto ischemico della corteccia sensomotoria ^3.

Uno dell'interesse primarios in corsa ricerca riguarda il risanamento e lo sviluppo e la comprensione delle strategie comportamentali che promuovono un migliore recupero della funzione seguente insulto. Attualmente, strategie di riabilitazione negli esseri umani producono incompleta ⁸ recupero. Inoltre, terapisti della riabilitazione devono combattere strategie compensative che ha avuto un ictus si sviluppano durante il recupero che possono compromettere la loro capacità di recuperare pienamente in funzione della loro dell'arto interessato (s). Ad esempio, a seguito di un ictus unilaterale che pregiudica la funzione degli arti superiori, gli esseri umani tendono a sviluppare una dipendenza da loro arto meno colpite ^{9, 10.} Pur migliorando la capacità di una persona di funzionare nel breve termine, questo ha imparato non uso dell'arto interessato possono impedire la sua ultima possibilità di recupero, come dimostrato in modelli animali ^11-13. Questi risultati rilevati negli animali hanno contribuito a informare lo sviluppo e l'uso di terapia del movimento costrizione indotta negli esseri umani ^14. Modelli animali sono beneficial per migliorare le strategie di riabilitazione, consentendo ai ricercatori di esplorare i meccanismi neurobiologici che si pongono al servizio e promuovere il recupero della funzione. Oltre ad essere una valutazione efficace del comportamento della funzione post-ictus, il PMRT è stato istituito come una strategia riabilitativo efficace per promuovere un migliore risultato funzionale seguente sensomotorio ictus ^15. Il PMRT può anche essere usato in modo efficace mimica imparato non uso dell'arto interessato e quindi offrire comprensione manipolazioni comportamentali che possono migliorare il recupero funzionale nonostante le iniziali eccessivo affidamento sul lembo meno colpite ^13.

Costruzione del PMRT è stato descritto in precedenza ^3. Brevemente, la camera di raggiungere è composta da quattro pareti plexiglas (alto 20 cm 15 cm e largo 8,5 centimetri) con una parte superiore aperta e inferiore. C'è una fessura centrale (altezza 13 cm e contengono largo 5 mm) estendentesi dalla base inferiore della parete frontale della camera che servecome l'apertura raggiungimento (Figura 1A). La matrice pasta è un blocco di plastica resistente (lungo 8,5 cm, largo 5 cm e alta 1,5 cm) da 1 mm di diametro fori praticati completamente attraverso la profondità del blocco. Ci sono un totale di 260 fori, iniziando 2 mm dalla finestra raggiungimento di 2 mm tra ciascun foro (Figura 1B). La matrice pasta è progettato in modo che secchi, pezzi di pasta orientati verticalmente estendono su tutta la profondità del palcoscenico matrice con circa metà del pezzo di pasta esposta. Un pezzo di plastica rimovibile sovraccarico o cartoncino deve essere tagliato a misura e saldamente attaccata alla parte inferiore della matrice. Ciò impedisce che i pezzi di pasta di cadere fuori dalla matrice durante il trasporto e consente una facile rimozione dei pezzi di pasta rotti.

Il PMRT è un test comportamentale versatile e sensibile che permette sperimentatori per raccogliere i dati di outcome precisi e manipolare l'uso degli arti per imitare fenomeni clinici. Come o comportamentaleE SITO misura, la PMRT permette sperimentatori di raccogliere dati comportamentali che riflettono più accuratamente l'efficacia di una strategia riabilitativa di quanto non faccia la misura tradizionale di dimensioni dell'infarto ^{3, 16.} Come una manipolazione comportamentale, il PMRT permette sperimentatori di controllare l'uso degli arti superiori nei topi in Per simulare esperienze cliniche di riabilitazione (cioè di formazione dell'arto interessato) o appreso di non uso (cioè la formazione degli arti inferiori colpiti). Quando combinato con metodi neuroanatomici, il PMRT fornisce ai ricercatori l'opportunità di esplorare i meccanismi che supportano il recupero comportamentale di funzione o di plasticità disadattivi dopo l'uso dell'arto compensativo dopo l'ictus. Il PMRT potrebbe essere ulteriormente applicato ad altri modelli murini di lesioni cerebrali e compromissione degli arti superiori, come ad esempio lesioni cerebrali traumatiche. Un altro vantaggio del PMRT è la sua accessibilità. L'attrezzatura necessaria per l'attività può essere costruito abbastanza ragionevole in casa, la raccolta di dati fanon richiede una grande quantità di spazio o di risorse finanziarie, e il compito è abbastanza semplice per gli studenti universitari di raccogliere dati in modo affidabile. Inoltre, il PMRT è sensibile anche a piccole deficit comportamentali ^{3, 13.} Questo protocollo fornisce un modo semplice ed efficace per valutare l'apprendimento delle capacità motorie, promuovere il recupero comportamentale dopo la lesione, e mimici fenomeni non-uso appreso in un modello murino consolidata di ictus.

Protocol

I seguenti metodi sono conformi con i protocolli approvati dalla Università del Texas a Austin e Illinois Wesleyan cura degli animali e uso Comitati. Si raccomanda che i ricercatori sia indossare guanti o prendere le opportune precauzioni (lavarsi le mani prima e dopo) quando si impegnano in formazione comportamentale con qualsiasi animale da laboratorio. I guanti devono essere indossati quando si maneggia animali in preparazione e durante l'intervento chirurgico. 1. Assuefazione e la res…

Representative Results

I risultati dell'analisi PMRT dovrebbero includere il numero di pezzi di pasta rotto e il modello di successo raggiunge. Risultati da topi con lesioni corticali sensorimotorie indicano che insulto ischemico colpisce sia il numero di portate di successo così come i modelli portata fisica 3, 19, come mostrato nella Figura 3A. Cambi di pattern rappresentativi possono osservare nella Figura 3B. La capacità del PMRT di mimare gli effetti non uso apprese nei topi è dimostrat…

Discussion

Il PMRT rappresenta un modo semplice, quantitativa per valutare abile prestazioni raggiungendo in topi. Anche se in termini di tempo, è possibile per gli studenti universitari in precedenza inesperti per essere addestrati per raccogliere dati affidabili e riproducibili con pochi allenamenti. Il compito è abbastanza sensibile per misurare anche lievi cambiamenti nel topo prestazioni delle capacità motorie seguenti insulto ischemico ^{3, 13, 15,} e un certo numero di studi citare deficit a lungo termine con una…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Reaching Chamber			Reaching chambers are made in house with Plexiglas
Pasta Matrix Block			The Pasta Matrix box is made in house using a heavy plastic block
Capellini Pasta	DeCecco		DeCecco brand capellini pasta can be purchased in a grocery store or through an online retailer such as Amazon