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행동분석학

Esecuzione ruota e complessità ambientale come un intervento terapeutico in un modello animale di FASD

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

Summary

Esercizio cardiovascolare ed esperienze stimolanti in un ambiente complesso hanno effetti positivi su più misure di neuroplasticità nel cervello dei roditori. Questo articolo discuterà l'attuazione di tali interventi come "superintervention", che combina in esecuzione ruota e complessità ambientale e affronterà i limiti di questi interventi.

Abstract

L'esercizio aerobico (per esempio, ruote in esecuzione (WR) ampiamente utilizzato nella ricerca animale) impatto positivo molte misure di potenziale neuroplastico nel cervello, come i tassi di neurogenesi adulta, l'angiogenesi, e l'espressione di fattori neurotrofici nei roditori. Questo intervento è stato dimostrato anche per mitigare gli aspetti comportamentali e neuroanatomici degli impatti negativi del teratogeni (cioè, l'esposizione dello sviluppo di alcool) e neurodegenerazione legata all'età nei roditori. complessità ambientale (CE) ha dimostrato di produrre numerosi benefici neuroplastici nelle strutture corticali e subcorticali e può essere accoppiato con ruota in esecuzione per aumentare la proliferazione e la sopravvivenza di nuove cellule nell'ippocampo adulto. La combinazione di questi due interventi fornisce un robusto "superintervention" (WR-EC) che può essere implementata in una varietà di modelli di roditori di disturbi neurologici. Discuteremo l'attuazione della WR / CE e la sua costituenteinterven- per l'uso come più potente intervento terapeutico nei ratti utilizzando il modello animale di esposizione prenatale ad alcol negli esseri umani. Discuteremo anche quali elementi delle procedure sono assolutamente necessari per gli interventi e quali possono essere modificate a seconda domanda o strutture dello sperimentatore.

Introduction

Allevamento in ambienti diversi è nota da tempo per causare cambiamenti in varie misure di benessere neurologico. Molti studi guardano gli effetti benefici di allevamento in un ambiente complesso (CE) che iniziano con una ricerca innovativa da Diamond e Rosenzweig (ad esempio, 1, 2) e Greenough (Ad esempio, 3, 4). CE ha dimostrato di avere un effetto positivo sulla innegabili cambiamenti sinaptici e cellulari nel cervello 5, 6, 7. CE può interessare una molteplicità di regioni cerebrali tra cui l'ippocampo 8, 9 e corteccia visiva 10, 11, striato ventrale 12, 13, nonchécome la funzione neuroimmune a livello cerebrale (rivisto in 14). Particolare interesse si è sviluppato dagli studi su ippocampo quando è stato dimostrato che CE può aumentare il tasso di sopravvivenza delle cellule granulari adulti nati del giro dentato attraverso la plasticità dendritiche 9, 13. Questo ultimo punto ha raccolto molto interesse a causa della crescente corpo di letteratura che indica che l'esercizio cardiovascolare promuove la neurogenesi adulta sia in buona salute e danneggiato il cervello 15, 16, 17, 18. In esecuzione della rotella (WR) è un facile da implementare forma di attività cardiovascolare volontariato che ha dimostrato di essere utile in modelli di roditori di disturbi neurologici o invecchiamento 17, 19, 20. WR influenza l'espressione dei fattori di crescita sia nel sistema nervoso centrale e periferico 21, 22, 23.

Combinando (successivamente) WR e EC in un "superintervention" (WR-CE) (cioè, 12 giorni di WR seguiti da 30 giorni in EC) prevede un aumento robusta ippocampali neurogenesi adulta e un aumento della sopravvivenza delle cellule neo proliferato 8, la effetto che nel modello animale di FASD non è raggiunto da singoli componenti (vedi sotto). Dal momento che entrambe le componenti del WR-CE riguardano una gamma diversificata di strutture all'interno del cervello 13 (WR rivisto in 22, CE recensione in 24), l'attuazione di questo intervento può essere facilmente applicato ai modelli di roditori di entrambi i modelli insorgenza di vita di sviluppo e successive di neurologico impairment (per esempio, l'esposizione di alcol neonatale, l'invecchiamento, presto lo stress della vita).

nt "> Integrazione di WR-CE, nei periodi adolescenti e gli inizi degli adulti (ad esempio, giorni postnatali 30 – 72) può migliorare alcuni degli effetti negativi di un modello murino di disturbi dello spettro fetale alcolico (FASDs) 8 Una raccolta di studi hanno. dimostrato che i roditori esposti all'alcol dal giorno postnatale (PD) 4 a 9 visualizzazione deficit significativi nelle misure neuroanatomiche come la complessità dendritiche 25, lo sviluppo cerebellare 26, 27 e reattività neuroimmune 28 nonché manifestazioni di apprendimento e di memoria 29, 30, 31 . Anche una ridotta quantità di esposizione alcol all'interno di questa finestra temporale (cioè PD da 7 a 9) può portare a deficit di apprendimento e la memoria in adolescenti e adulti ratti 32, mentre alcune strutture non vedono più in ordine ainsufficienza neuroanatomiche significativa 27. Molti di questi deficit – oltre a disturbi comportamentali nei compiti ippocampo-dipendente – sono stati mitigati in seguito all'esposizione a questo paradigma WR-CE 8, 33 o solo WR 25, 31. Sebbene WR sola è stato un intervento ampiamente utilizzato, la combinazione di WR-CE non è ancora stata utilizzata in letteratura nonostante la sua capacità di sostenere i benefici relativamente a breve termine di WR 8. Questo articolo discuterà la realizzazione dell'intervento WR-CE durante l'adolescenza. Sebbene questo paradigma è utilizzato nel contesto di esposizione all'alcol postnatale, può essere introdotto in vari modelli animali per valutare il potenziale del cervello per TG nei modelli di disturbi cerebrali.

Protocol

Etica Dichiarazione: Il seguente protocollo è stato approvato dal Comitato Istituzionale cura e l'uso degli animali (IACUC) dell'Università del Delaware. 1. L'esposizione dello sviluppo (o modello di binge-come l'etanolo esposizione) Su PD3, determinare il sesso di ogni animale e cross-promuovere tutti gli animali, se necessario, per mantenere le dimensioni lettiera (8 animali) e la distribuzione del sesso (4 maschi: 4 femmine) coerente all'interno di ogni cucciolata. NOTA…

Representative Results

Al fine di valutare l'effetto dell'intervento super, dobbiamo guardare gli effetti di ciascuno dei suoi elementi costitutivi – WR e CE – sulle nostre misure di interesse. Le figure da 1 a 3 (di seguito) è apparso in una precedente pubblicazione che utilizza questo paradigma 8. Figura 4 è apparso in una tesi di dottorato 36. Questi dati dimostrano l'impatto di …

Discussion

Nel protocollo di cui sopra, abbiamo dimostrato un intervento espediente per salvare i deficit neuroanatomiche seguenti l'esposizione di alcol neonatale. Questo intervento può essere utilizzato come terapeutico in altri modelli animali a causa della robustezza di ciascuno dei componenti dell'intervento. Volontario attività cardiovascolare in forma di WR ha dimostrato di beneficiare diversi risultati comportamentali 38, 39 e indurre alterazioni plastica…

Disclosures

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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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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