JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
행동분석학

Asansör Dikey Hareketi ve Dönme Dolap Rotasyonu Kullanarak Sıçanlarda Pasif Hareketin Otonom ve Davranışsal Etkilerinin Değerlendirilmesi

Published: February 07, 2020
doi:
10.3791/59837
, , , , , , ,
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

Protokoller asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyonu kullanarak kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmek için sunulmaktadır.

Abstract

Bu çalışmanın genel amacı, asansör dikey hareket ve dönme dolap dönme cihazları kullanarak kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmektir. Bu tahliller otonom sinir sisteminin bütünlüğünü ve normal işleyişini onaylamaya yardımcı olabilir. Dışkılama sayma, açık alan muayenesi ve denge ışını geçişine dayalı nicel önlemlerle birleştiğinde. Bu tahlillerin avantajları basitlikleri, tekrarlanabilirlikleri ve nicel davranışsal ölçüleridir. Bu tahlillerin sınırlamaları, otonom reaksiyonların vestibüler olmayan hastalıkların epifenomeni olabileceği ve işleyen bir vestibüler sistemin gerekli olduğudur. Hareket hastalığı gibi hastalıkların incelenmesi büyük ölçüde bu tahlillerin ayrıntılı prosedürleri ile desteklenecektir.

Introduction

Hareket hastalığı (MS) anormal visuo-vestibüler stimülasyon nedeniyle otonom reaksiyona yol açar, epigastrik rahatsızlık gibi belirtiler ortaya, mide bulantısı ve / veya kusma1. Mevcut teorilere göre, hareket hastalığı bir yawing gemi meydana gelecek tir,3 veya postural istikrarsızlıkçevreninbeklenen iç modeli farklı entegre hareket bilgileri alarak bir duyusal çatışma veya nöronal uyumsuzluk neden olabilir4,5. Hareket hastalığı ve vestibüler otonom fonksiyon6,7,8,9,10,11,12alanında önemli gelişmelere rağmen, gelecekteki araştırmalar standart değerlendirme protokolleri ile desteklenebilir. Standart pasif hareketlerin otonom etkilerinin değerlendirilmesi, hareket hastalığının nedenleri ve önlenmesi ile ilgili araştırmalara büyük fayda sağlayacaktır. Bu çalışmanın genel amacı kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmektir. Kemirgenler gibi hayvan modelleri, hareket hastalığının etyolojisini incelemek için kullanılabilecek kolay deneysel manipülasyona (örneğin, pasif hareket ve farmasötik) ve davranışsal değerlendirmeye olanak sağlar. Burada, pasif hareketin etkilerini ve vestibüler işleyişin bütünlüğünü test etmek için ayrıntılı bir pil saiyoruz.

Bu çalışma ayrıntıları iki tahliller, asansör dikey hareket (EVM) ve dönme dolap rotasyonu (FWR), pasif hareket otonom reaksiyonlar neden. Tahliller üç nicel davranışsal önlemler, denge ışını (fareler13 ve sıçanlar14,15,16,17), açık alan muayene ve dışkılama sayma birleştiğinde. EVM (bir dalgaile karşılaşan bir geminin eğimine ve rulosına benzer) doğrusal ivmeleri kodlayan otolikit duyu organlarını uyararak vestibüler işleyişi değerlendirir (yani dikey düzlemdeki hareketlere yanıt veren saccule)18. FWR (santrifüj rotasyon veya sinüzoidal hareket) cihaz doğrusal ivme ve açısal ivme ile yarım daire kanalları ile otolit organları uyarır19,20. Dönme dolap/santrifüj rotasyon cihazı otonom değerlendirmesinde benzersizdir. Bugüne kadar, literatürde sadece benzer cihaz vestibulo-oküler refleks incelemek için kullanılan off-dikey eksen rotasyon (OVAR) pikap ,18,21,22, koşullu kaçınma23,24, ve hiperyerçekimi etkileri25,26,27. EVM tetkive FWR cihaz tsay otonom reaksiyonlara yol açan vestibüler stimülasyon neden. Biz denge ışını, dışkılama sayma ve açık alan analizi28,29,30,sağlam ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için gibi nicel ölçümler için EVM ve FWR çift. Daha öncefareler13 ve sıçanlar14, 15,16,17açıklanan benzer , denge ışını teşbit hedef sonunda basit bir kara kutu modifikasyonu kullanarak iki ahşap tabure arasında yerden 0,75 m asılı bir 1.0 m uzunluğunda ışın (bitiş). Denge ışını anksiyete değerlendirmek için kullanılmıştır (belirsiz kara kutu)14,17, travmatik yaralanma15,16,17, ve burada, dengeyi etkileyen otonom reaksiyonlar. Biz daha önce hareket hastalığı modelinde otonom yanıtı değerlendirmek için dışkılama sayma yaptık, ve kolayca gerçekleştirilir ve tartışmasız6,8,9,11değerlendirilir güvenilir bir kantitatif ölçümdür. Açık alan analizi ethovision28kullanarak basit bir kara kutu açık alan davranış değerlendirmesi kullanır , Bonsai30, veya Matlab basit bir video analizi29 hareket gibi davranışı ölçmek için. Mevcut protokolde, kat edilen toplam mesafeyi kullanırız, ancak birkaç farklı paradigmanın var olduğunu not ediyoruz (örn. uzama, hareket bölgesi, hız, vb.) 28,29,30. Topluca, bu prosedürler, pasif hareket otonom reaksiyonların incelenmesi ve değerlendirilmesi için değerlendirmeler kısa bir pil oluşturmak, örneğin hareket hastalığı6,7,8,9,10,11. Mevcut tahliller hayvan modelleri çeşitli adapte edilebilir.

Protocol

Bu çalışma ve prosedürler, İkinci Askeri Tıp Üniversitesi (Şangay, Çin) Hayvan Deneyleri Etik Komitesi tarafından Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Rehberi (ABD Ulusal Araştırma Konseyi) uyarınca onaylanmıştır. 1996). 1. Hayvanlar Sprague-Dawley (SD) sıçanlarını iki aylık (200-250 g) kullanın. Her davranışsal tsede için ayrı bir fare grubu kullanın. Her zaman ayrı kontrol ve deneysel gruplar kullanın.NOT: İki otonom test yapıldı: …

Representative Results

Şekil 2, enine alınan zamanın temsili denge ışını sonuçlarını gösterir. Sıçanlar denge ışını10istikrarlı performans elde etmek için 3 gün üst üste eğitildi. Ertesi gün, sıçanlar denge ışını performansı açısından değerlendirildi. Figürün y ekseninde, kemirgenlerin dönme dolap, asansör dikey hareketi ve kontrol gruplarını gösteriş amaçlı denge ışınından geçmesi için alınan saniye sayısına sahibiz. <p class="jove_…

Discussion

Bu çalışmada asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyonu kullanarak kemirgenlerde pasif hareket otonom tepkilerin değerlendirilmesi açıklanmaktadır. Bu ekipman ve prosedürler kolayca diğer kemirgenler için kabul edilebilir ve tahliller çeşitli değişiklikler farmakolojik meydan okuma veya cerrahi müdahaleler sırasında gibi farklı durumlarda vestibüler işleyişini onaylamak için var. Ms araştırma vestibüler stibüler stimülasyon tarafından ortaya çıkan duyusal çatışma veya nöronal uyums…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma kısmen Hong Kong Araştırma Hibekonseyi, Erken Kariyer Programı, Proje #21201217 Tarafından Desteklenmiştir. FWR cihaz Çin’de bir patente sahiptir: 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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
  2. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. Journal of the Royal Society of Medicine. 71, 819-829 (1978).
  3. Keshavarz, B., Hettinger, L. J., Kennedy, R. S., Campos, J. L. Demonstrating the potential for dynamic auditory stimulation to contribute to motion sickness. PLOS One. 9, 101016 (2014).
  4. Stoffregen, T. A., Chen, F. C., Varlet, M., Alcantara, C., Bardy, B. G. Getting your sea legs. PLoS One. 8, 66949 (2013).
  5. Smart, L. J., Pagulayan, R. J., Stoffregen, T. A. Self-induced motion sickness in unperturbed stance. Brain Research Bulletin. 47, 449-457 (1998).
  6. Wang, J. Q., et al. Temporal change in NMDA receptor signaling and GABAA receptor expression in rat caudal vestibular nucleus during motion sickness habituation. Brain Research. 1461, 30-40 (2012).
  7. Cai, Y. L., et al. Glutamatergic vestibular neurons express FOS after vestibular stimulation and project to the NTS and the PBN in rats. Neuroscience Letters. 417, 132-137 (2007).
  8. Cai, Y. L., et al. Decreased Fos protein expression in rat caudal vestibular nucleus is associated with motion sickness habituation. Neuroscience Letters. 480, 87-91 (2010).
  9. Wang, J. Q., Qi, R. R., Zhou, W., Tang, Y. F., Pan, L. L., Cai, Y. Differential Gene Expression profile in the rat caudal vestibular nucleus is associated with individual differences in motion sickness susceptibility. PLoS One. 10, 0124203 (2015).
  10. Zhou, W., et al. Sex and age differences in motion sickness in rats: The correlation with blood hormone responses and neuronal activation in the vestibular and autonomic nuclei. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 29 (2017).
  11. Wang, J., Liu, J., Pan, L., Qi, R., Liu, P., Zhou, W., Cai, Y. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385 (2017).
  12. Qi, R., et al. Anti-cholinergics mecamylamine and scopolamine alleviate motion sickness-induced gastrointestinal symptoms through both peripheral and central actions. Neuropharmacology. 146, 252-263 (2019).
  13. Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. Journal of Visualized Experiments. (49), e2376 (2011).
  14. Kalueff, A. V., Minasyan, A., Tuohimaa, P. Behavioural characterization in rats using the elevated alley Suok test. Behavioural Brain Research. 30 (1), 52-57 (2005).
  15. Piot-Grosjean, O., Wahl, F., Gobbo, O., Stutzmann, J. M. Assessment of sensorimotor and cognitive deficits induced by a moderate traumatic injury in the right parietal cortex of the rat. Neurobiology of Disease. 8 (6), 1082-1093 (2001).
  16. Goldstein, L. B., Davis, J. N. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury. Journal of Neuroscience Methods. 31 (2), 101-107 (1990).
  17. Sweis, B. M., et al. modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behavioural Brain Research. 296, 149-156 (2016).
  18. Hess, B. J., Dieringer, N. Spatial organization of the maculo-ocular reflex of the rat: Responses during off-vertical axis rotation. European Journal of Neuroscience. 2, 909-919 (1990).
  19. Armstrong, P. A., et al. Preserved otolith organ function in caspase-3-deficient mice with impaired horizontal semicircular canal function. Experimental Brain Research. 233 (6), 1825-1835 (2015).
  20. Riccio, D. C., Thach, J. S. Response suppression produced by vestibular stimulation in the rat. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 11 (4), 479-488 (1968).
  21. Rabbath, G., et al. Abnormal vestibular control of gaze and posture in a strain of a waltzing rat. Experimental Brain Research. 136, 211-223 (2001).
  22. Brettler, S. C., et al. The effect of gravity on the horizontal and vertical vestibulo-ocular reflex in the rat. Experimental Brain Research. 132, 434-444 (2000).
  23. Hutchison, S. L. Taste aversion in albino rats using centrifugal spin as an unconditioned stimulus. Psychological Reports. 33 (2), 467-470 (1973).
  24. Green, K. F., Lee, D. W. Effects of centrifugal rotation on analgesia and conditioned flavor aversions. Physiology & Behavior. 40 (2), 201-205 (1987).
  25. Tse, Y. C., et al. Developmental expression of NMDA and AMPA receptor subunits in vestibular nuclear neurons that encode gravity-related horizontal orientations. Journal of Comparative Neurology. 508 (2), 343-364 (2008).
  26. Lai, C. H., Tse, Y. C., Shum, D. K., Yung, K. K., Chan, Y. S. Fos expression in otolith-related brainstem neurons of postnatal rats following off-vertical axis rotation. Journal of Comparative Neurology. 470 (3), 282-296 (2004).
  27. Lai, S. K., Lai, C. H., Yung, K. K., Shum, D. K., Chan, Y. S. Maturation of otolith-related brainstem neurons in the detection of vertical linear acceleration in rats. European Journal of Neuroscience. 23 (9), 2431-2446 (2006).
  28. Aitken, P., Zheng, Y., Smith, P. F. Ethovision analysis of open field behaviour in rats following bilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 27 (2-3), 89-101 (2017).
  29. Gao, V., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Validation of video motion-detection scoring of forced swim test in mice. Journal of Neuroscience Methods. 235, 59-64 (2014).
  30. Lopes, G., et al. Bonsai: an event-based framework for processing and controlling data streams. Frontiers in Neuroinformatics. 9, 7 (2015).
  31. Conder, G. A., Sedlacek, H. S., Boucher, J. F., Clemence, R. G. Efficacy and safety of maropitant, a selective neurokinin 1 receptor antagonist, in two randomized clinical trials for prevention of vomiting due to motion sickness in dogs. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics. 31, 528-532 (2008).
  32. Percie du Sert, N., Chu, K. M., Wai, M. K., Rudd, J. A., Andrews, P. L. Telemetry in a motion-sickness model implicates the abdominal vagus in motion-induced gastric dysrhythmia. Experimental Physiology. 95, 768-773 (2010).
  33. Lackner, J. R. Motion sickness: more than nausea and vomiting. Experimental Brain Research. 232, 2493-2510 (2014).
  34. Lucot, J. B. Effects of naloxone on motion sickness in cats alone and with broad spectrum antiemetics. Autonomic Neuroscience. 202, 97-101 (2016).
  35. McCaffrey, R. J. Appropriateness of kaolin consumption as an index of motion sickness in the rat. Physiology & Behavior. 35, 151-156 (1985).
  36. Horn, C. C., et al. Why can’t rodents vomit? A comparative behavioral, anatomical, and physiological study. PLoS One. 8 (4), 60537 (2013).
  37. Ossenkopp, K. -. P., Frisken, N. L. Defecation as an index of motion sickness in the rat. Physiological Psychology. 10, 355-360 (1982).
  38. Ossenkopp, K. P., Rabi, Y. J., Eckel, L. A., Hargreaves, E. L. Reductions in body temperature and spontaneous activity in rats exposed to horizontal rotation: abolition following chemical labyrinthectomy. Physiology & Behavior. 56, 319-324 (1994).
  39. Oman, C. M. Motion sickness: a synthesis and evaluation of the sensory conflict theory. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 68, 294-303 (1990).
  40. Hu, D. L., et al. Emesis in the shrew mouse (Suncus murinus) induced by peroral and intraperitoneal administration of staphylococcal enterotoxin A. Journal of Food Protection. 62, 1350-1353 (1999).
  41. Ueno, S., Matsuki, N., Saito, H. Suncus murinus as a new experimental model for motion sickness. Life Sciences. 43, 413-420 (1988).

Tags

Autonomic EffectsBehavioral EffectsPassive MotionRatsElevator Vertical MotionFerris-wheel RotationVestibular SystemMotor CoordinationAutonomic Nervous SystemBehavioral TechniquesAcclimatizationAngular VelocityDeceleration

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image