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행동분석학

Évaluation des effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rats à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation ferris-roue

Published: February 07, 2020
doi:
10.3791/59837
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1School of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering,University of Sydney, 2Department of Physics,City University of Hong Kong, 3Department of Nautical Injury Prevention, Faculty of Navy Medicine,Second Military Medical University, 4State Key Laboratory of Marine Pollution (SKLMP),City University of Hong Kong, 5Department of Biomedical Sciences, College of Veterinary Medicine and Life Sciences,City University of Hong Kong, 6Department of Materials Science and Engineering,City University of Hong Kong

Summary

Des protocoles sont présentés pour évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation des roues ferris.

Abstract

L’objectif global de cette étude est d’évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et des dispositifs de rotation des roues ferris. Ces essais peuvent aider à confirmer l’intégrité et le fonctionnement normal du système nerveux autonome. Ils sont couplés à des mesures quantitatives basées sur le comptage de la défécation, l’examen en champ ouvert et le franchissement des poutres d’équilibre. Les avantages de ces essais sont leur simplicité, leur reproductibilité et leurs mesures quantitatives comportementales. Les limites de ces essais sont que les réactions autonomes pourraient être des épiphénomènes de désordres non-vestibulaires et qu’un système vestibulaire fonctionnant est exigé. L’examen des désordres tels que le mal des transports sera grandement aidé par les procédures détaillées de ces essais.

Introduction

Le mal des transports (MS) dû à une stimulation visuo-vestibulaire anormale entraîne une réaction autonome, provoquant des symptômes tels que l’inconfort épigastrique, des nausées et/ou des vomissements1. Selon les théories actuelles, le mal des transports peut être causé par un conflit sensoriel ou un décalage neuronal de recevoir des informations de mouvement intégrée s’diffère du modèle interne prévu de l’environnement2,3 ou l’instabilité posturale comme cela se produirait sur un navire de lacets4,5. Malgré des progrès significatifs dans le domaine du mal des transports et du fonctionnement autonome vestibulaire6,7,8,9,10,11,12, la recherche future peut être facilitée par des protocoles d’évaluation normalisés. L’évaluation des effets autonomes des mouvements passifs standard profitera grandement aux enquêtes sur les causes et à la prévention du mal des transports. L’objectif global de cette étude est d’évaluer les effets autonomes et comportementaux du mouvement passif chez les rongeurs. Les modèles animaux, tels que les rongeurs, permettent une manipulation expérimentale facile (p. ex., mouvement passif et pharmaceutique) et une évaluation comportementale, qui peut être utilisée pour étudier l’étiologie du mal des transports. Ici, nous présentons une batterie détaillée pour tester les effets du mouvement passif et l’intégrité du fonctionnement vestibulaire.

La présente étude détaille deux essais, le mouvement vertical de l’ascenseur (EVM) et la rotation de la grande roue (FWR), qui induise des réactions autonomes au mouvement passif. Les essais sont couplés à trois mesures quantitatives comportementales, le faisceau d’équilibre (sur les souris13 et les rats14,15,16,17), l’examen en champ ouvert, et le comptage de la défécation. L’EVM (semblable au pas et au roulis d’un navire rencontrant une onde) évalue le fonctionnement vestibulaire en stimulant les organes sensoriels otolithes qui codent les accélérations linéaires (c.-à-d. le saccule qui répond aux mouvements dans le plan vertical)18. Le dispositif FWR (rotation centrifuge ou mouvement sinusoïdal) stimule les organes otolithes par accélération linéaire et les canaux semi-circulaires par accélération angulaire19,20. Le dispositif de rotation Ferris-roue/centrifuge est unique dans son évaluation autonome. À ce jour, le seul dispositif similaire dans la littérature est la plaque tournante de rotation de l’axe vertical (OVAR), qui est utilisé pour examiner le réflexe vestibulo-oculaire (VOR)18,21,22, évitement conditionné23,24, et les effets de l’hypergravité25,26,27. L’assay EVM et l’appareil FWR induisonnt une stimulation vestibulaire conduisant à des réactions autonomes. Nous asparons l’EVM et le FWR à des mesures quantitatives telles que le faisceau d’équilibre, le comptage de défécation, et l’analyse en champ ouvert28,29,30, pour assurer des résultats robustes et reproductibles. Semblable à ceux précédemment décrits chez les souris13 et les rats14,15,16,17, l’analyse de faisceau d’équilibre est un faisceau de 1,0 m de long suspendu 0,75 m du sol entre deux tabourets en bois en utilisant une simple modification boîte noire à l’extrémité de l’objectif (finition). Le faisceau d’équilibre a été utilisé pour évaluer l’anxiété (obscur boîte noire)14,17, blessure traumatique15,16,17, et ici, les réactions autonomes affectant l’équilibre. Nous avons effectué le comptage de défécation pour évaluer la réponse autonome dans le modèle de mal des transports précédemment, et c’est une mesure quantitative fiable qui est facilement exécutée et évaluée sans équivoque6,8,9,11. L’analyse en champ ouvert utilise une simple évaluation du comportement en champ ouvert en utilisant Ethovision28, Bonsai30, ou une simple analyse vidéo dans Matlab29 pour quantifier le comportement tel que le mouvement. Dans le protocole actuel, nous utilisons la distance totale parcourue, mais nous notons plusieurs paradigmes différents (par exemple, l’allongement, la zone de mouvement, la vitesse, etc.) 28,29,30. Collectivement, ces procédures forment une courte batterie d’évaluations pour l’examen et l’évaluation des réactions autonomes au mouvement passif, par exemple dans le mal des transports6,7,8,9,10,11. Les essais actuels peuvent être adaptés à une variété de modèles animaux.

Protocol

La présente étude et les procédures ont été approuvées par le Comité d’éthique pour l’expérimentation animale de la deuxième université médicale militaire (Shanghai, Chine) conformément au Guide pour l’entretien et l’utilisation des animaux de laboratoire (US National Research Council, 1996). 1. Animaux Utilisez des rats Sprague-Dawley (SD) de deux mois (200 à 250 g). Pour chaque analyse comportementale, utilisez un groupe distinct de rats. Utilisez toujours des…

Representative Results

La figure 2 montre les résultats représentatifs du faisceau d’équilibre du temps qu’il faut pour transverser. Les rats ont été formés pendant 3 jours consécutifs afin d’atteindre des performances stables sur le faisceau d’équilibre10. Le jour suivant, les rats ont été évalués pour la performance du faisceau d’équilibre. Dans l’axe y de la figure, nous avons le nombre de secondes prises pour les rongeurs de traverser le faisceau d’équilibre …

Discussion

La présente étude décrit l’évaluation des réponses autonomes au mouvement passif chez les rongeurs à l’aide du mouvement vertical de l’ascenseur et de la rotation des roues ferris. Ces équipements et procédures peuvent être facilement adoptés à d’autres rongeurs et plusieurs modifications des essais existent pour confirmer le fonctionnement vestibulaire dans différentes circonstances, comme lors de défis pharmacologiques ou d’interventions chirurgicales. La recherche dans la SP obtenue par stimulat…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu en partie par le Hong Kong Research Grants Council, Early Career Scheme, Project #21201217 à C. L. Le dispositif FWR a un brevet en Chine: 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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Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y., Su, Y., Manno, S. H. C., Cheng, S. H., Lau, C., Cai, Y. Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation. J. Vis. Exp. (156), e59837, doi:10.3791/59837 (2020).
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