Abstract
Es ist eine große Zunahme der Sensibilisierung für den positiven Auswirkungen von Bewegung auf die Verbesserung mehrere Krankheitszustände mit neurobiologischen Grundlagen; Dazu gehören die Verbesserung der kognitiven Funktion und körperliche Leistungsfähigkeit. Als Ergebnis gibt es eine Zunahme in der Anzahl von Tierstudien unter Verwendung Übung. Es wird argumentiert, dass ein Eigenwert von Zwangs Übung ist, dass die Ermittler die Kontrolle über die Faktoren, die die Wirkung von Bewegung auf die Verhaltensergebnisse beeinflussen können, insbesondere ausüben Häufigkeit, Dauer und Intensität der Übung Regime. Jedoch kann die Einhaltung der Zwangs Übung Therapien ein Problem sein, insbesondere dann, wenn potenzielle verwechselt der Verwendung von Fuß-Schock zu vermeiden sind. Es ist auch wichtig, dass betrachten, da die meisten kognitiven und Bewegungsstörungen im Alter schlagen einzelne, Bestimmung Auswirkungen von Bewegung auf diesen Beeinträchtigungen sollten überlegen, im Alter von Nagetieren, die mit einem möglichst hohen Grad der Einhaltung minimaler Bedarf an Test su gewährleistenbjects. Hier werden die relevanten Schritte und Überlegungen notwendig, um fast 100% zu erreichen, um die Einhaltung Übung in einem Alter von Nagetiermodell Laufband vorgestellt und diskutiert werden. Ungeachtet der besonderen Trainingsprogramm durch die Ermittler beschäftigt, sollte unser Protokoll von Nutzen Ermittler, die besonders daran interessiert, die möglichen Auswirkungen der Zwangs Übung auf alterungsbedingte Beeinträchtigungen, einschließlich altersbedingten Parkinson und Parkinson-Krankheit sind sein.
Introduction
Nichtinvasive Lifestyle-Strategien, die entweder verhindern oder zu mildern können Beeinträchtigungen der Kognition und Fortbewegung, sowohl oft mit dem Altern verbunden sind an Zugkraft gewinnen als lebensfähig Practices für die Erhaltung der Gesundheit und des Wohlbefindens 1,2. Zum Beispiel, mäßige bis strenge Ausübung auf einer wöchentlichen Basis und konsequent bei Männern im mittleren Alter deutlich Bewegungsmöglichkeiten im Vergleich zu ähnlich Alters Gleichaltrigen mit zunehmendem Alter 3 zu erhöhen. Weiterhin schlägt zunehmend Hinweise, dass diese Lebensstrategien, wie Bewegung, kann mildern oder sogar umkehren Beeinträchtigungen, die mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit (PD) 4 verbunden.
Um die molekularen Mechanismen des Alterns bedingten Beeinträchtigungen verstehen, werden auch auf die Feststellung, wie nicht-invasive Strategien, wie Bewegung, aufheben oder mildern die Mechanismen, die zu solchen Beeinträchtigungen beitragen gerichtet. Laufband-Training ist eine solche Stratgie zunehmend in Modellen der PD 5-7 und kognitive Beeinträchtigung 1 verwendet, wobei die Mechanismen hinter Verbesserungen in motorische oder kognitive Funktion werden noch festgelegt. Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass das Altern ist die neurobiologische Hintergrund der PD. So kann jeder potentielle Übersetzung von jeder Übung Nutzen in einem Tiermodell, um in den menschlichen Zustand realisiert werden kann, muss Berücksichtigung der neurobiologische Hintergrund der Alterung zu nehmen. Zum Beispiel könnten Ausgleichsmechanismen, die aus Bewegungs Beeinträchtigung während PD Progression Daube durch den Prozess des Alterns 8 beeinträchtigt werden. Somit liegt es nahe, dass die Ausübung Paradigmen entwickelt werden, dass nicht nur die Auswirkungen des Alterns entweder die Anwesenheit oder Abwesenheit von Krankheitspathologie betrachten, sondern könnte auch initiiert und Alter Nagetiere gehalten werden.
Daher, unter Berücksichtigung der Alterung auf die neurobiologische, die Auswahl des Rattenstammsollte nachdenklich durch die Ermittler in Betracht gezogen werden. Mehrere Rattenstämme sind für die Alterung Studien zur Verfügung, vor allem die Fischer 344 und der Brown-Norway / Fischer 344 F 1 (BNF) Hybrid. Die üblicherweise verwendeten Sprague Dawley Ratte (ein ausgezüchteten Stamm) ist auch zugänglich für eine derartige Verwendung, wie sie im allgemeinen bei neurodegenerativen Krankheitsmodellen verwendet werden, wie 6-Hydroxydopamin PD-Modell. Unser Labor verwendet sowohl die Sprague Dawley und die BNF-Stämme in Altern und neurodegenerativen Erkrankung Arbeit. In diesem Bericht werden wir unsere Ergebnisse Hervorhebung Übung mit beiden Protokollen Stämme zu präsentieren. Für diejenigen, die sich auf Ermittler streng altersbedingten Studien, bietet die BNF-Stamm einige wichtige Vorteile. Erstens ist es relativ weniger anfällig für alterungsbedingte Störungen (wie Tumoren) und hat außergewöhnliche Haltbarkeit (typische Lebensdauer 30 Monate überschreitet) im Vergleich zu anderen Stämmen. Sie haben auch weniger Variabilität in einer Vielzahl von physiologischen und Verhaltensergebnisse 9, eind sind ebenfalls geeignet, um Ansätze, die mit dem Alterungsprozeß eingreifen zu untersuchen. Außerdem Experimente wie Zwangs Übung verlangen erhebliche Handhabung durch den Ermittler, und die Sanftmut der BNF Stamm ist von Vorteil. Alterungsbedingte Veränderungen im Striatum und Mittelhirn Dopamin Gewebe Inhalt, sowie der Bewegungsaktivität Veränderungen sind ähnlich in der BNF Ratten und Primaten 10-11. Unser Labor verfügt über umfangreiche Erfahrung mit der Charakterisierung und Manipulation von Striatum und Mittelhirn Dopamin Signalisierung sowie der Bewegungsaktivität in der BNF-Stamm 12-16. Deshalb, weil das Risiko von anderen neurobiologisch-basierte Krankheiten, die mit Alterung erhöht, Tiermodellen von neurodegenerativen Erkrankung sollte die Verwendung von Nagerstämmen mit einer umfangreichen Erfolgsbilanz der Einsatz in Alterungsstudien berücksichtigen.
Unser Protokoll hier auch behebt einige kritische Fragen, die der Prüfer muss bei der Interpretation ihrer Ergebnisse obtaine betrachtend von einer Übung Protokoll. Das Nagetier Laufbandvorrichtung (die Verwendung von dem wir in diesem Bericht hervorheben), wird in der Regel mit Elektroschockwendeln auf der Rückseite jeder Spur von dem Laufband, die deaktiviert werden kann. Jedoch, wenn diese elektrischen Schlag Spulen aktiviert werden, wird eine kleine Fußschock dem Subjekt geliefert, wie es in Kontakt mit den Spulen kommt. Diese Strategie wird häufig in Studien eingesetzt, um Übung zu erleichtern, um die Einhaltung Laufband. Dies ist ein kritischer Punkt für die Prüfung, insbesondere für die Ermittler in Verhaltensstudien beteiligt, die durch Dopamin oder Noradrenalin-Signalisierung beeinflusst werden. Elektrische Fußschock ist ein physiologischer Stressor, und ihre Auswirkungen auf beide Neurotransmitter-Systeme ist gut dokumentiert, mit einer erhöhten Aktivierung der Tyrosin-Hydroxylase 17-18. So erhöhte Biosynthese von beiden Neurotransmitter könnte die Auslegung einer Übung Wirkung verwechseln, so dass die Ermittler haftet für die Auslegung, ob einebeobachtete Veränderung im Verhalten nach dem Training ist streng aufgrund der Trainingsprogramm oder die Fuß-Schock Stress. Wichtig ist, dass die vorgeschlagene Zwangstrainingsprogramm nicht die Verwendung von Fußschock beschäftigen an jedem Punkt in dem Laufband oder ausüben Akklimatisierung Ausbildungszeiten.
Erfolgreiche Übung Therapien erfordern auch größtmögliche Übereinstimmung von Testpersonen auszuüben. Der Einsatz von Fuß-Schock, um die Einhaltung zu erreichen könnte Interpretation der experimentellen Ergebnisse zu verwechseln, wenn die abhängige Maßnahme steht im Zusammenhang mit Neurotransmitter signalisiert, dass durch Fußschock beeinflusst (wie zuvor beschrieben). So ist die Herausforderung, um Nagetiere zu bekommen, insbesondere im Alter von Nagetieren, mit einem Trainingsprogramm zu erfüllen. Eine wünschenswerte Ziel jeder Trainingsprogramm ist auf nahezu 100% Übereinstimmung zu erreichen, da dies die Anzahl der Tiere notwendig, um die Trainingsprogramm absolvieren zu reduzieren. Insbesondere maximale Compliance zu trainieren und die Interpretation der Ergebnisse Trainingsprogramm kann be in unserem Trainingsprogramm als Ergebnis von mehreren Vor-Übungsverfahren, einschließlich, 1) eine umgekehrte Licht-Dunkel-Zyklus, der Tiere ermöglicht, die während ihrer aktiven (Wake) Zyklus ausüben erhalten, 2) die Gewährleistung der Bewegungs Performance Baselines sind gleich vor der Trennung von Steuerung und Bewegung Gruppen und 3) Einführen der Testpersonen auf einer Akklimatisierungszeit die allmählich führt sie an die Anforderungen des Übungsprogramm. Hier werden die oben genannten experimentellen Überlegungen und Schritte notwendig, um fast 100% zu erreichen, um die Einhaltung Übung in einem Alter von Nagetier Laufband (> 18 Monate alt) werden ausgewertet und dargestellt werden. Schließlich kann die Umgebung mit Übung verbunden stressig sein, und als solche, verwechselt vorhanden Potenzial, bestimmte physiologische Wirkungen ausüben zu bestimmen. Unser Protokoll steuert auch für die Belichtung auf das Potential verspannungsinduzierenden Umfeld des Laufband durch die Einbeziehung der Nichtausübung Gruppe in jedem Aspekt der Akklimatisierung Phase (einschließlich modest Laufband) und sie auf dem Laufband während des stationären Laufband-Training. So soll dieses Protokoll zu der notwendig ist, die physiologischen Auswirkungen von Bewegung allein bestimmen, Maßnahmen zu beschreiben.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle folgenden Verfahren werden in Übereinstimmung mit der Institutional Animal Care und Use Committee an der LSU Health Sciences Center-Shreveport durchgeführt und entsprechen dem National Institute of Health Richtlinien.
1. Pre-Übungsverfahren
Hinweis: Eine Zeitleiste alle relevanten Verfahren in diesem Trainingsprogramm gezwungen ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt.
Abbildung 1. Zwangstrainingsprogramm Timeline. Diese Timeline beschreibt die wichtigsten Ereignisse der einzelnen Phasen dieser Übung Regime während jeder Woche der Studie. Die Pre-Akklimatisierung Phase (Wochen 1-2) beinhaltet Experimentator Handhabung und Basisbewegungsaktivität. Während der Eingewöhnungsphase (Wochen 3-4) alle Ratten unterziehen 3 Tage der Akklimatisierung Ausbildung whier sind sie an der stationären Laufband sitzen und dann von 10 Tagen Akklimatisierung Training am Laufband. Während der Übung Trainingsphase (Wochen 5-10) ist ein Minimum von zwei Runden Training (1 Runde = 12 aufeinanderfolgende Tage), gefolgt von einer 2-wöchigen Ruhezeit erforderlich. Verhaltens-und / oder neurochemische Messungen können während dieser Ruhezeiten gemacht werden. Darüber hinaus kann dieses Schema modifiziert werden, um mehrere Runden der Bewegung in dieser Phase umfassen. Körpergewicht ist in allen Phasen der Studie auf einer wöchentlichen Basis gemessen, und vor (erste Sitzung) und nach (letzte Sitzung) jede Phase dieser Übung Regime. Laufband-Training Trainingsergebnisse werden nach allen Akklimatisierung und Bewegung Trainingseinheiten 1-4 zugewiesen und Bereich, wobei 4 die höchste mögliche Punktzahl. Kurz gesagt, wird ein Trainings Punktzahl von 4 zugeordnet, wenn Ratten üben die gesamte Trainingseinheit ohne Hilfe. Ebenso weisen Sie eine Ausbildung Score von 3, wenn Ratten benötigen nur minimale Unterstützung (definiert als: Hilfe für weniger als 25% Der Zeit des Trainings) vom Experimentator. Vergeben Sie einen Trainings Score von 2, wenn Ratten benötigen viel Unterstützung (definiert als: Hilfe für mehr als 25% der Zeit der Trainingseinheit) von der Experimentator während der Trainingseinheit. Schließlich, teilen einen Ausbildungs Punktzahl von 1 bis Ratten, die nicht konforme sind und nicht zu einer Trainingseinheit beenden.
- Nach der Ankunft in der Tierkolonie, zu trennen und einzeln zu beherbergen alle Fächer in Standardkäfigen Schuhkarton. Bieten Nahrung und Wasser ad libitum zu Probanden während der gesamten Studie.
- Achten Sie auf eine umgekehrte 12-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus (Licht an 1800-0600 hr) in der Tierkolonie und ermöglichen auf diese Themen Zyklus für ein Minimum von einer Woche akklimatisieren. Führen Sie alle Verhaltensexperimente während der aktiven (dunkel) Zyklus des Subjekts, und 1-2 Stunden vor dem Licht-Dunkel-Zyklus Veränderung.
- Ab zwei Wochen vor allen Verhaltensexperimente, behandeln alle Testpersonen für mehrere minnuten täglich auf den Gegenstand mit dem Experimentator vertraut zu machen und Neuheit induzierte Spannung zu einer fremden Umgebung, wie dem Bewegungsraum und dem Laufband zu verringern.
- Messen Sie jedes Thema Körpergewicht einmal pro Woche, und unmittelbar vor der (ersten Sitzung) und nach (letzte Sitzung) jede Hauptintervall der Übung Paradigma.
2. Baseline Bewegungsaktivität Assessments: Ermittlung Zwangsübung Gruppenzuordnungen
- Beurteilen spontane Bewegungsaktivität jedes Thema für 60 min / Tag an 5 aufeinanderfolgenden Tagen auf die Grundlinie der Bewegungsmöglichkeiten zu schaffen. Bewegungsaktivität führen Sitzungen in automatisierten offenen Feld der Bewegungsaktivität Kammern, bestehend aus einer Plexiglas-Box (45 x 45 x 20 cm 3) mit einem Raster von Infrarot-Strahlen horizontal und vertikal montiert, wie im Produkthandbuch vorgeschlagen.
- Zu Beginn eines jeden Tages des Bewegungsaktivität Einschätzungen, laden und den Computer und Softwa eingestelltre-Programm auf die Open-Feld der Bewegungsaktivität Kammern, um die Anzahl der Strahlpausen (Bewegungsaktivität) während jeder Sitzung aufzeichnen verbunden.
- Mit ca. 2 Tassen Kiefer-Chip-Betten auf den Boden des Bewegungsraum vor jeder Sitzung.
- Transportieren Sie die Themen aus der Tier-Kolonie auf die Bewegungsaktivität Kammern in ihre Käfige unmittelbar vor der Sitzung der Bewegungsaktivität. Laden Themen in den ihnen zugewiesenen Bewegungsraum unter einem roten Licht, und starten Sie die 60 min-Sitzung auf dem Computer, wenn sie einmal in die Kammer gelegt.
- Nach Abschluss der Sitzung der Bewegungsaktivität, entfernen Sie Themen aus dem Bewegungsraum und bringt sie zu ihren eigenen Käfig unter Rotlicht. Die Themen sofort zurück in die Tierkolonie zurück.
- Bettwäsche aus der Kammer zu entfernen und die Kammerwände und Boden mit 50% Ethanol reinigen nach jeder Sitzung.
- Wiederholen Sie die Schritte 2.3-2.6 für zusätzliche Bewegungseinheiten jeTag, bis alle Probanden getestet wurden. Führen alle Sitzungen der Bewegungsaktivität in der Dunkelheit, während der aktiven Zyklus des Tieres, und 1-2 Stunden vor dem Licht-Dunkel-Zyklus Veränderung.
- Um die Möglichkeit der Gewöhnung an den Aktivitätskammern ausmachen, drehen jedes Thema unter den verfügbaren Kammern, so dass die Bewegungsaktivität wird in einer anderen Kammer vom Vortag gemessen.
- Wenn mehrere Sitzungen brauchen, um an einem Tag durchgeführt werden, ändern Sie die Reihenfolge der Prüfung, so dass Themen werden in einer anderen Reihenfolge als der vorherigen Sitzung getestet.
- Aus den von der verwendet wird, um die Bewegungsaktivität zu messen, ermitteln Grundlinie der Bewegungsaktivität der einzelnen Tiere mit den folgenden 5 Bewegungsparameter Software generierten Daten: Gesamtstrecke (cm), horizontale Aktivität (Anzahl der Strahlpausen), Werknummer (Anzahl der eingeleiteten Bewegungen) verbrachte Zeit bewegt (s) und Bewegungsgeschwindigkeit (cm / sec).
- Um exercis zuweisene und Nichtausübung Gruppen, die Berechnung der Mittelwert über alle 5 Sitzungen für jede der in Schritt 5 2.9 oben genannten Bewegungsparameter.
- Von diesen 5-Parameter bestimmen, Bewegung und Nichtausübung (Kontrolle) Gruppen, so dass eine gleiche Reihe von Bewegungsaktivität wird in beiden Gruppen vertreten. Auf diese Weise koppeln Ratten zusammen auf der Grundlage ähnlicher Bewegungsmöglichkeiten und weisen eine Ratte in die Übungsgruppe und eine Ratte auf die Nichtausübung Gruppe. So ist beispielsweise, Paar die zwei Ratten, die den höchsten Durchschnitt aller 5 Bewegungsparameter zusammen ausstellen, und weisen Sie eine Ratte auf der Trainingsgruppe und die andere auf die Nichtausübung Gruppe (Gruppenzuordnungen werden zufällig ausgewählt). Wiederholen Sie diesen Vorgang für die übrigen Untertanen.
- Pflegen Paarung während der gesamten Übung Regime gezwungen und für alle Datenanalysen.
- Wenn der Experimentator interessiert sich für die Auswirkungen von Bewegung auf die Bewegungsaktivität, messen Sie nach dem Training der Bewegungsaktivität usingen in Schritten 2.1-2.8.1 beginnend am Tag nach der letzten Trainingseinheit Laufband beschrieben vorgehen. HINWEIS: Wenn die Forscher interessiert ist und / oder die automatisierte Bewegungsaktivität Software erlaubt, zu prüfen Angst Maßnahmen (dh die Zeit, in der Peripherie gegen Zentrum der Aktivität Kammer verbracht), um die relative Angst der Probanden während der Bewegungsaktivität Einschätzungen zu beurteilen.
3. Akklimatisierung an die Laufband
- Führen alle Laufband-bezogenen Verfahren auf einem motorisierten Nagetier Laufband mit Gassen, die durch klare Plexiglaswände während der aktiven Zyklus des Tieres getrennt sind, und 1-2 Stunden vor dem Licht-Dunkel-Zyklus Veränderung.
- An die Stelle der elektrischen Schlag Spulen auf der Rückseite jeder Bahn befindet, verwenden Sie eine Plexiglasrücklaufsperre speziell entwickelt, um das Laufband passen, so dass die Probanden kontinuierlich üben, ohne in Kontakt mit den elektrischen Schock Spulen. Um die Rücklaufsperre verhindernGleiten während der Trainingseinheiten, halten Sie die Rücklaufsperre in Ort mit einer 1,5 in c-Klemme.
- Aufgrund der Experimentator Handhabung für Laufband-Training Ausbildung erforderlich, führen alle Laufband-Training-Sessions mit den Lichtern auf.
- Transport Themen in ihren eigenen Käfig zu dem Laufband unmittelbar vor der Laufband-Training Trainingseinheit. Wenn das Laufband stationär ist, Last Ratten auf das Laufband in die ihnen zugewiesenen Spur, indem die Rücklaufsperre gerade genug, dass Probanden unter der Rücklaufsperre zu manövrieren. Schieben Sie die Rücklaufsperre zurück in die Ruheposition, wenn sich das Motiv auf dem Laufband entfernt. Sie die Sitzung zu starten, bevor nicht alle Themen in ihren zugewiesenen Spur für die betreffende Sitzung gelegt.
- Während der ersten Phase der Akklimatisierung Platzieren jeder Ratte auf einem der vier Spuren des stationären Laufband 3 aufeinanderfolgenden Tagen (wie in Schritt 3.4 beschrieben) für 5-10 min / Tag. Erhöhen Sie die Zeit jeder Sitzung mit jeder day (zB 5 min am Tag 1, 7 min am Tag 2 und 10 Minuten am Tag 3) als der Ratten werden mit der Laufbandvorrichtung vertraut und das Potential für die Neuheit Belastung auf die Laufbandvorrichtung zu reduzieren. Wichtig: Stellen Sie keine Ratten überall auf dem Laufband (zB deaktivierten Stromschlag-Spulen) mit Ausnahme der stationären Band in diesem Stadium.
- Während der zweiten Phase der Akklimatisierung Ausbildung, platzieren Sie jede Ratte auf einer Fahrspur der stationären Laufband vor der Rücklaufsperre. Wenn alle diese Themen sind an Ort und Stelle, schalten Sie das Laufband auf eine langsame Gehgeschwindigkeit (zB 6 m / min). Unabhängig von experimentellen Gruppierung, trainieren alle Ratten, die auf dem Laufband in dieser Phase zu gehen, um sicherzustellen, dass alle von den Zwangstrainingsprogramm beobachtet mögliche Auswirkungen ergeben sich aus der Ausübung Ausbildung und nicht nur aus der Fähigkeit zu trainieren.
- Wenn sich das Band des Laufbandes zu rollen beginnt, müssen alle Ratten in der Vorwärtsrichtung gehen. Assist Ratten als newendig durch Orientierung oder sanft Drängen sie, bis sie sich vorwärts bewegen. Während der Akklimatisierung Ausbildungszeit trainieren Ratten auf dem Laufband, so dass sie kontinuierlich auf dem Laufband gehen, ohne Hilfe aus dem Experimentator zu gehen.
- Akklimatisieren alle Ratten am Laufband durch die schrittweise Erhöhung der Geschwindigkeit über einen Zeitraum von 5-10 min / Tag für 10 aufeinanderfolgende Tage. Zur weiteren Erleichterung Einhaltung Laufband trainieren die Ratten bei niedrigen Drehzahlen (6-8 m / min) für 5-10 min während der ersten 5 Akklimatisierung Sitzungen und zu erhöhen, um mehr mäßiger Geschwindigkeit (9-10 m / min) für 5 -10 min in den letzten 5 Akklimatisierung Sitzungen.
- Sicherzustellen, dass alle Ratten kann eine Geschwindigkeit von 9-10 m / min für 10 Minuten aufrecht zu erhalten von der letzten Sitzung der Akklimatisierung Ausbildungszeit.
- Nach Abschluss der Laufband Akklimatisierung Sitzung entfernen Themen aus dem Laufband in der gleichen Weise verwendet werden, um Themen zu laden, wie in Schritt 3.4 beschrieben. Themen sofort in ihre Heimat zurückzukehren und Käfigtransportieren sie zurück zum Tierkolonie.
- Wischen Sie jede einzelne Spur, einschließlich der Wände und Laufband mit 50% Ethanol nach jedem einzelnen Laufband-Training Trainingseinheit.
- Festzustellen, die Übungsmöglichkeiten jeder Ratte über die Trainingseinheiten durch die Zuweisung eines Laufband-Training Punktzahl am Ende jeder täglichen Sitzung. Vergeben Sie einen Trainings Punktzahl von 4, wenn Ratten üben die gesamte Trainingseinheit ohne Hilfe. Ebenso weisen Sie eine Ausbildung Score von 3, wenn Ratten benötigen nur minimale Unterstützung (definiert als: Hilfe für weniger als 25% der Zeit der Trainingseinheit) aus dem Experimentator. Vergeben Sie einen Trainings Score von 2, wenn Ratten benötigen viel Unterstützung (definiert als: Hilfe für mehr als 25% der Zeit der Trainingseinheit) von der Experimentator während der Trainingseinheit. Schließlich, teilen einen Ausbildungs Punktzahl von 1 bis Ratten, die nicht konforme sind und nicht zu einer Trainingseinheit beenden.
HINWEIS: Die Übung Scoring-System angepasstZum Teil aus anderen Untersuchungen 19.- Ratten, die nicht die Akklimatisierung Phase aufgrund Nichteinhaltung und / oder einer Verletzung, die verhindert, dass Probanden von der Ausübung (zB enthält diese Ratten, die ein Laufband Ausübung Ausbildung Punktzahl von 1 verdienen mehr als ein Tag in Folge Akklimatisierung Ausbildung) abgeschlossen werden kann ausgeschlossen werden.
- Der Mittelwert der Noten Laufband über jede Ausbildungszeit (zB Akklimatisierung Ausbildung und Bewegungstraining), um die Übung Fähigkeiten jedes Thema zu bestimmen. Sicherzustellen, dass alle Ratten sind in der Lage zu verdienen eine Laufband-Score von 4 während einer Trainingseinheit am Ende der Eingewöhnungszeit.
- Wenn einige Ratten sind nicht kompatibel zu den beliebtesten Trainingsgeschwindigkeiten von anderen während eines Trainingseinheit beibehalten wird, passen Sie die Geschwindigkeit für diesen Ratten, so dass sie in der Lage, auch weiterhin die Ausübung für die gleiche Menge an Zeit, aber mit einer geringeren Geschwindigkeit in den Trainingseinheiten sind. In diesem Fall Zug langsamer Ratten in getraß Sitzungen und erhöhen die Geschwindigkeit wie die Themen anpassen, um den langsameren Geschwindigkeiten.
- Um das Potenzial für Spur Bias auf dem Laufband während Laufband Training zu vermeiden, drehen Sie jeden Ratte unter den verfügbaren Gassen der Laufband, so dass sie in einer anderen Spur trainieren mit jeder weiteren Trainingseinheit.
4. Laufband Übung Training
- Beginnen Sie die Übung Trainingseinheiten am Tag nach der letzten Trainingseinheit Akklimatisierung und weiterhin auszuüben Ratten für 12 aufeinander folgenden Tagen. Leiten diese Sitzungen während der aktiven Zyklus des Tieres, und 1-2 Stunden vor dem Licht-Dunkel-Zyklus Veränderung.
- Folgen Sie den gleichen Satz-up-Verfahren für jedes Laufband Training während der Eingewöhnung Ausbildung verwendet wird, wie in den Schritten 3.2 und 3.4 beschrieben.
- Zu Beginn jeder Sitzung, schalten Sie auf dem Laufband zu einem niedrigeren, warm-up-Geschwindigkeit (8 m / min) als der Trainingsgeschwindigkeit (9-11 m / min), die throug gehalten werdenhout der Rest der Übung Trainingseinheit. Fahren Sie mit dieser Aufwärmgeschwindigkeit für 5-10 min zu Beginn der Sitzung. Passen Sie die Geschwindigkeit auf 9-11 m / min für den Rest der Trainingseinheit. Zug unterwirft durchschnittlich 30 min pro Sitzung für die gesamten 12 Tage Bewegungstraining.
- Nach jeder Übung Training, weisen Sie einen Laufband-Score für alle Ratten in der Trainingsgruppe mit dem in Schritt 3.9 beschrieben gleiche Übung Scoring-System. Nicht belegen eine Trainings Punktzahl während der Laufband-Training Ausbildungszeit auf Nichtausübung Ratten.
- Führen Sie die Bewegung und Nichtausübung Sitzungen getrennt. Legen Sie die Nichtausübung Ratten auf der stationären Laufband für die gleiche Dauer, die ihre Übung Kohorte während jeder Sitzung trainiert.
- Wie in Schritt 3.11 beschrieben, dreht jeder Ratte unter den verfügbaren Bahnen des Laufbandes, so daß sie in einer anderen Spur trainieren mit jeder nachfolgenden Trainingssitzung.
- Nach Beendigung des eine RundeBewegung, Ruhe Themen für 14 Tage. HINWEIS: Diese Ruhezeit wurde auf der Grundlage der Ergebnisse aus der in den 2A und 2B beschrieben Pilotstudie ausgewählt.
- Wenn gewünscht, führen verschiedene Verhaltens-und / oder neurochemische Beurteilungen am Ende des 12-Tage-Trainingsperiode. Umgekehrt, fahren Sie mit den folgenden Runden von Bewegungstraining nach der 14-tägigen Ruhezeit.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ein Diagramm der Zeitleiste der Ereignisse in allen drei Phasen der Zwangstrainingsprogramm ist in Abbildung 1 dargestellt. Neben Umkehrung der Hell-Dunkel-Zyklus, täglichen Umgang vor einer experimentellen Prüfung, und die Stufe 1 der Akklimatisierung Training, bei dem Probanden sitzen an dem stationären Laufband für 5-10 min / Tag für 3 aufeinanderfolgende Tage durchgeführt wurden, um die Einhaltung der erzwungenen Bewegung Regime zu erhöhen. Diese Verfahren wurden an das Protokoll, um Stress mit neuen Umgebungen zu minimieren aufgenommen, und so, dass Probanden, wäre eher geneigt, auf dem sich bewegenden Laufband gehen, wenn sie schon mit dem stationären Gerät vertraut sein. Diese Verfahren in Abbildung 1 skizziert wurden nach einer Pilotstudie in BNF Ratten, bei denen 50% der Probanden waren nicht kompatibel zu Zwangstrainingsprogramm zuvor in Sprague Dawley Ratten durchgeführt durchgeführt beschäftigt. In diesem Trainingsprogramm gezwungen waren 18 Monate alten Sprague Dawley Ratten dieProbanden, die 30 Minuten der Übung bis zu 15 m / min (2) wurden 12 aufeinanderfolgende Tage mit Geschwindigkeiten. Diese vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass eine Runde der Übung (12 aufeinanderfolgende Tage) kann der Bewegungsaktivität (Abbildung 2A) zu erhöhen, mit der Dauer der Wirkung von Bewegung auf die Bewegungsaktivität dauerhaft aus zu einer Woche nach dem Training. Ferner ist ein Rebound-Effekt der erhöhten Bewegungsaktivität, bezogen auf den ursprünglichen Grundlinie wurde nach dem gleichen 12 Tage-Belastungsschema nach einem Monat der Inaktivität (2B) beobachtet. So wird in der modifizierten gezwungen Trainingsprogramm in diesem Protokoll aufgeführt, eine Runde von Zwangs Übung besteht aus 12 aufeinander folgenden Tagen der Übung, gefolgt von einer zweiwöchigen Ruhezeit. Die Ergebnisse in Abbildung 2 deuten darauf hin, dass die vorgeschlagene Zwangstrainingsprogramm kann die Bewegungsaktivität in Ratten, die im Verhältnis zu ihrem jeweiligen Ausgangs Tätigkeit ausüben zu erhöhen.
Wie zuvor diskutiert, ~ 100% Erfüllung dieses Zwangsübungsprogramm kann mit dem Zusatz von mehreren vor dem Training und Laufband Akklimatisierung Verfahren erhalten werden. Wichtig ist, dass die Maßnahmen zur Einhaltung in diesem Regime zu erreichen erhöhen die Empfindlichkeit der Detektion eines Trainingseffekt mit Einsatz dieser Zwangstrainingsprogramm. Ein Weg, um eine Übung Effekt zu messen, ist durch Körpergewichtsmessungen. In diesem Paradigma sind das Körpergewicht auf einer wöchentlichen Basis gemessen wird, und vor (erste Sitzung) und nach (letzte Sitzung) jede Phase der Übung Regime. Wie in Tabelle 1 gezeigt, hatte Übung Ratten eine mittlere Gewichtsverlust von 4,43 ± 0,32% im Vergleich zu ihren vor dem Training Körpergewicht. Compagleichsweise, hatte Ratten Nichtausübung einer mittleren Gewichtsverlust von 0,05 ± 0,55% im Vergleich zu ihren vor dem Training Körpergewicht. So, wie erwartet, gibt es einen signifikanten Unterschied in der Gesamtgewichtsverlust und der prozentualen Veränderung des Körpergewichts während der Zwangstrainingsprogramm zwischen Bewegung und Nichtausübung Ratten (n = 7 pro Gruppe, p <0,01, gepaart zweiseitigen t-Test). Ebenso wurden signifikante Unterschiede in der Gewichtsverlust und Prozent Abnahme des Körpergewichts während der Runde 1 (n = 7 pro Gruppe, p <0,01, gepaart zweiseitigen t-Test) und Runde 2 der Zwangs Übung (n = 7 pro Gruppe, p <0,05). Bemerkenswert ist, gab es keine signifikanten Unterschiede in beiden Parameter während der Baseline-oder Akklimatisierung Phasen, die anzeigt, dass nur die Übung gezwungen Ausbildungszeiten betroffen Körpergewicht. Dieses Ergebnis zeigt, dass das Trainingsprogramm hat eine nachprüfbare physiologische Wirkung an Ratten in der Trainingsgruppe, die unabhängig von anderen Variablen, die der Ermittler ist die Messung sein kann. Da die Körpergewichte derdiese Themen reichten von 378 bis 572 g während der gesamten Studie wird eine 4% Abnahme des Körpergewichts nicht als nachteilig für die das allgemeine Wohlbefinden der Probanden, aber auch innerhalb der Reichweite unserer früheren Pilotstudie gezwungen Trainingsprogramm mit Sprague Dawley Ratten, wo eine 6% ige Abnahme des Körpergewichts wurde über den gleichen Zeitraum beobachtet. Schließlich stellen wir fest, dass keine Korrelation Körpergewicht zur lokomotorische Aktivität wurde in Basisbewertungen der einzelnen Körpergewichte gegen individuelle lokomotorische Aktivitätsparameter in Abbildung 3 aufgeführten beobachtet.
Laufband-Training Noten werden nach jeder Akklimatisierung und Laufband Trainingseinheit zugeordnet und ermöglichen den Experimentator, um die Ausübung von Fähigkeiten jedes Thema in diesem Regime zu ermitteln. Zum Beispiel ist ein Laufband-Score von 4 bezeichnend für maximale Einhaltung der Therapie für eine bestimmte Sitzung, während ein Laufband Punktzahl von 1 deutet auf noncompLiance auf die Therapie für eine bestimmte Sitzung. Somit wird, wenn die Compliance-Kriterien sind in diesem Regime eingesetzt, Laufband Partituren Übung sollte die Einhaltung der durch die Zuweisung Noten von 3 oder 4. Bei Akklimatisierung Ausbildung nachgewiesen wird widerspiegeln, werden sowohl Bewegung und Nichtausübung Ratten darauf trainiert, auf dem Laufband und Laufband-Training Partituren ausüben sind für beide Gruppen nur während dieser Phase zugeordnet. Umgekehrt werden Laufband Partituren nur zugewiesen, um Ratten während jeder Runde der Zwangs Übung Übung. Ergebnisse der Laufband-Training Partituren von beiden Akklimatisierung und Laufband-Training Ausbildung sind in Abbildung 4 dargestellt. Während Akklimatisierung Ausbildung, gibt es keinen signifikanten Unterschied in der mittleren Laufband-Score zwischen der Bewegung und Nichtausübung Gruppen (n = 7 pro Gruppe, p = 0,656, gepaarten zweiseitigen t-Test), wie in 4A gezeigt. Dies zeigt, dass beide Bewegung und Nichtausübung Ratten waren beide kompatibel und in der Lage, zu akklimatisieren treadmill Übung ähnlich. 4B zeigt, dass die Ausübung Ratten waren konform Übung durch zwei Runden der Laufband-Training Trainingslaufband, als die mittleren Laufband-Werte waren nicht signifikant unterschiedlich zwischen den beiden Runden (n = 7, p = 0,2336, gepaart zwei-tailed t-Test). So, wenn sie einmal eingewöhnt wurden Übung, Übung blieb Ratten-konform durch zwei Runden gezwungen Übung. Schließlich ist es wichtig zu beachten, dass angesichts der hohen Durchschnittslaufband von Noten in beiden Akklimatisierung Training (kombinierte durchschnittlichen Ausübungs Score = 3,09) und Bewegungstraining (kombiniert durchschnittlichen Ausübungs Score = 3,80), Prüfer-Beteiligung, in Bezug auf die Unterstützung der Testpersonen, während einzelner Trainingseinheiten ist minimal nach den ersten paar Sitzungen Akklimatisierung Ausbildung.
Abbildung 1. Zwangstrainingsprogramm Timeline. Diese Timeline beschreibt die wichtigsten Ereignisse der einzelnen Phasen dieser Übung Regime während jeder Woche der Studie. Die Pre-Akklimatisierung Phase (Wochen 1-2) beinhaltet Experimentator Handhabung und Basisbewegungsaktivität. Während der Eingewöhnungsphase (Wochen 3-4) alle Ratten unterziehen 3 Tage der Akklimatisierung Training, wo sie an der stationären Laufband sitzen und dann von 10 Tagen Akklimatisierung Training am Laufband. Während der Übung Trainingsphase (Wochen 5-10) ist ein Minimum von zwei Runden Training (1 Runde = 12 aufeinanderfolgende Tage), gefolgt von einer zweiwöchigen Ruhezeit erforderlich. Verhaltens-und / oder neurochemische Messungen können während dieser Ruhezeiten gemacht werden. Darüber hinaus kann dieses Schema modifiziert werden, um mehrere Runden der Bewegung in dieser Phase umfassen. Körpergewicht ist in allen Phasen der Studie auf einer wöchentlichen Basis gemessen, und vor (erste Sitzung) und nach (letzte Sitzung) jede Phase dieser Übung Regime. Treadmill Bewegungstraining Noten werden nach allen Akklimatisierung und Bewegung Trainingseinheiten 1-4 zugewiesen und Bereich, wobei 4 die höchste mögliche Punktzahl. Kurz gesagt, wird ein Trainings Punktzahl von 4 zugeordnet, wenn Ratten üben die gesamte Trainingseinheit ohne Hilfe. Ebenso weisen Sie eine Ausbildung Score von 3, wenn Ratten benötigen nur minimale Unterstützung (definiert als: Hilfe für weniger als 25% der Zeit der Trainingseinheit) aus dem Experimentator. Vergeben Sie einen Trainings Score von 2, wenn Ratten benötigen viel Unterstützung (definiert als: Hilfe für mehr als 25% der Zeit der Trainingseinheit) von der Experimentator während der Trainingseinheit. Schließlich, teilen einen Ausbildungs Punktzahl von 1 bis Ratten, die nicht konforme sind und nicht zu einer Trainingseinheit beenden.
Abbildung 2. Pilotstudie über die Auswirkungen von 12 Tagen fürCED Übung auf Bewegungsaktivität für eine Woche und die Auswirkungen der gleichen Schema, wenn nach einem Monat Inaktivität eingeleitet. Achtzehn Monate alten männlichen Sprague Dawley Ratten unterBasisBewegungsAbschätzung während ihrer inaktiven Zyklus (nonwake Zeitraum) unter Vollnennumgebungsbeleuchtung in einem offenen Feld Bewegungsraum. Der Durchschnitt von 5 täglich 60 min Sitzungen wurde für jede Ratte erreicht und Ratten wurden dann getrennt in die Nichtausübung Gruppe (NE) oder der Trainingsgruppe (E). Baseline-Bewegung Nummer (B) in den Ratten der Gruppe Nichtausübung (NE-B) oder Übungsgruppe (EB) war nicht signifikant unterschiedlich. Nach 12 aufeinanderfolgenden Tagen der Zwangs Übung (30 min / Tag, 12-15 m / min), wurde die Bewegungsaktivität während ihrer aktiven (Wake)-Zyklus (mit gedämpftem Licht) bewertet. Testen Probanden während ihrer aktiven Zyklus ein natürlicher Reiz, der Bewegung ermöglicht Vergleiche mit Basismaßnahmen induziert, wobei der Bewegungsaktivität ist erwartungs weniger, wenn zu beurteilen ed während der Schlafzyklus und mit der Umgebungsbeleuchtung. Ratten, die für 12 aufeinanderfolgende Tage ausgeübt (E-Runde 1) zeigten 41% höhere Bewegungsaktivität im Vergleich zu ihrer ursprünglichen einzelnen Basislinie (n = 5 pro Gruppe, p <0,01, t = 8,25, gepaart zweiseitigen t-Test), während Ratten in der Gruppe Nichtausübung (NE-Runde 1) zeigten Bewegungsaktivität Trend in Richtung einer Erhöhung, aber nicht signifikant von ihrer Grundlinie (n = 5 pro Gruppe, p = 0,11, t = 2,05, gepaart zweiseitigen t-Test). Nach einem Monat der Inaktivität, unterzog die gleichen Ratten eine identische zweite Trainingsprogramm und Ratten in der Trainingsgruppe (E-Runde 2) zeigte eine Erhöhung der Bewegungsaktivität 61% im Vergleich zu ihren jeweiligen Original einzelnen Ausgangswerte (n = 4 pro Gruppe , p <0,05, t = 5,34, gepaart zweiseitigen t-Test), verglichen mit einem nicht signifikanten Trend zu einer Zunahme der Nichtausübung Gruppe (NE-Runde 2) (n = 4 pro Gruppe, p = 0,13, t = 2,08 , gepaart zweiseitigen t-Test).
Abbildung 3. Vergleich der Baseline-Parameter Bewegungsaktivität in Bewegung und Nichtausübung Gruppen. Zur Grundlinie der Bewegungsaktivität zu schaffen, 5 Bewegungs Studien (60 min / Tag, 5 Tage) wurden in 18-Monate alte männliche Ratten BNF vor Akklimatisierung Trainingslaufband durchgeführt. Die Mittelwerte der fünf Bewegungsversuche wurden für alle fünf Bewegungsparameter gemessen wird. Die mittels der Bewegungsparameter wurden verwendet, um Bewegung und Nichtausübung (Kontrolle) zuordnen Gruppen, so daß es eine gleiche Reihe von Bewegungsaktivität in beiden Gruppen dargestellt. Die Probanden wurden auf der Grundlage ähnlicher Durchschnittswerte für alle Bewegungsparameter gepaart. Sobald die Paare oder Gruppen zugewiesen wurden einem gekoppelten zweiseitigen t-Test wurde für jedes der 5 Parameter durchgeführt, um sicherzustellen, dass es keine signifikanten Unterschiede in l ocomotor Funktionen zwischen den beiden Gruppen. In der Summe ein gekoppeltes zweiseitigen t-Test zeigte keine signifikanten Unterschiede in (A) Gesamtstrecke (cm), (n = 8 pro Gruppe, p = 0,7142, t = 0,3815), (B) horizontal Aktivität (Anzahl der Strahlpausen), (n = 8 pro Gruppe, p = 0,7767, t = 0,2948), (C) Bewegung Nummer (# initiiert von Bewegungen), (n = 8 pro Gruppe, p = 0,6186, t = 0,5207), ( D) verbrachte Zeit bewegt (s) (n = 8 pro Gruppe, p = 0,9307, t = 0,9011) und (E) Bewegungsgeschwindigkeit (cm / s) (n = 8 pro Gruppe, p = 0,655, t = 0,4569 ). Diese Ergebnisse gewährleistet, daß eine gleiche Reihe von Bewegungsfähigkeiten in beiden Gruppen repräsentiert, und daß sowohl die Kapazität als Reaktion auf die Bewegung nicht auf irgendwelche Unterschiede im Bewegungsaktivität zwischen den Gruppen vor der Ausbildung Akklimatisierung basiert.
00 "/>
Abbildung 4. Laufband Partituren während der Eingewöhnung (A) und Laufband-Training Ausbildung (B). Laufband Bewertungen werden nach jeder Akklimatisierung und Laufband-Training Ausbildungszeit zugeordnet und dienen als Indikator für die Einhaltung während jeder Sitzung. Bewertungen reichen von 1-4 wobei 4 die höchste. Eine Punktzahl von 4 zugeordnet, wenn die Probanden üben die gesamte Sitzung ohne Hilfe. Noten von 3 und 2 zugeordnet sind, wenn die Probanden üben mit minimalen oder maximalen Unterstützung aus dem Experimentator auf. Schließlich wird eine Punktzahl von 1 bis Themen, die nicht die Trainingseinheit beenden müssen zugeordnet. Sowohl Bewegung und Nichtausübung Ratten unterziehen Akklimatisierung Ausbildung, und so werden beide Gruppen von Ratten Laufband Partituren während der Eingewöhnung zugeordnet. Wie in (A) gezeigt, gibt es keinen signifikanten Unterschied in der mittleren Laufband Scores zwischen Bewegung und Nichtausübung Ratten. Dies legt nahe, dass beide Gruppen von Ratten konnten AccIiMate an Übung ähnlich Laufband, und darüber hinaus, dass beide Gruppen waren konform Akklimatisierung Ausbildung (n = 7 pro Gruppe, p = 0,656, t = 2.270, gepaart zweiseitigen t-Test). Während Laufband Training, werden nur die Übung Ratten Laufband Noten zugeordnet, da Nichtausübung Ratten nicht in dieser Phase üben. (B) zeigt, dass die Ausübung Ratten konnten Laufband Noten von 3-4 durch zwei Runden der Ausübung Ausbildung aufrecht zu erhalten. Ebenso meine Laufband-Werte waren nicht signifikant unterschiedlich zwischen den beiden Runden der Übung (n = 7, p = 0,2336, t = 1,234, gepaart zweiseitigen t-Test) und waren konform durch zwei Runden gezwungen Übung.
| Nichtausübung (n = 8) | Übung (n = 7) | ||||||
| Körpergewicht Maßnahmen | p-Wert | ||||||
| Start Körpergewicht (g) | 457,10 ± 20,16 | 476,00 ± 26,85 | |||||
| Ende Körpergewicht (g) | 450,80 ± 21,63 | 454,90 ± 25,55 | |||||
| Grundlinie | |||||||
| Gewichtsverlust (g) | 5,69 ± 1,46 | 5.21 ± 2.35 | p = 0,982 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 1,35 ± 0,36 | 1,10 ± 0,51 | p = 0,811 | ||||
| Akklimatisierung-Phase 1 | |||||||
| Gewichtsverlust (g) | 3,88 ± 0,56 | 3,93 ± 0,74 | p = 0,850 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 0,87 ± 0,16 | 0,83 ± 0,16 | p = 0,680 | ||||
| Akklimatisierung-Phase 2 | |||||||
| Gewichtsverlust (g) | 5,81 ± 1,27 | 8.07 ± 2.39 | p = 0,486 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 1,29 ± 0,26 | 1,61 ± 0,47 | p = 0,744 | ||||
| Übung Runde 1 | |||||||
| Gewichtsverlust (g) | 6.31 ± 1.00 ** | 13.50 ± 1.78 ** | p <0,01 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 1,45 ± 0,24 ** | 3,03 ± 0,47 ** | p <0,01 | ||||
| Übung Runde 2 | |||||||
| Gewichtsverlust (g) | 0,5 ± 1,254 * | 11.29 ± 3.05 * | p <0,05 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 0,07 ± 0,30 * | 2,38 ± 0,63 * | p <0,05 | ||||
| Gesamtgewichtsverlust | </ Td> | ||||||
| Gewichtsverlust (g) | 1,88 ± 2,63 ** | 21.14 ± 1.93 *** | p <0,01 | ||||
| Die prozentuale Änderung des Körpergewichts (%) | 0,05 ± 0,55 ** | 4,43 ± 0,32 ** | p <0,01 |
Tabelle 1. Körpergewichtsmessungen während der Zwangstrainingsprogramm. In diesem Paradigma sind das Körpergewicht auf einer wöchentlichen Basis und vor (erste Sitzung) gemessen und nach (letzte Sitzung) jede Phase der Übung Regime, ein Maß für die physiologische Wirkung dieser Übung Regime gezwungen werden. Die Werte sind als Mittelwert ± SEM dargestellt, und ein gepaarten zweiseitigen t-Tests wurde mit ana verwendetlysieren Unterschiede zwischen Bewegung und Nichtausübung Gruppen nach jeder Phase der Therapie. Insgesamt hatte Übung Ratten eine mittlere Gewichtsverlust von 21,14 ± 1,93 g und eine 4,43 ± 0,32% Abnahme des Körpergewichts. Vergleichsweise haben Nichtausübung Ratten eine mittlere Gewichtsverlust von 1,88 ± 2,63% und einer 0,05 ± 0,55% Abnahme des Körpergewichts. So gibt es einen signifikanten Unterschied in der Gesamtgewichtsverlust (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0016, t = 5.417, gepaart zweiseitigen t-Test) und Prozent Abnahme des Körpergewichts (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0021 , t = 5.158, gepaart zweiseitigen t-Test) in dieser Zwangstrainingsprogramm zwischen Bewegung und Nichtausübung Ratten. Signifikante Unterschiede bei der Gewichtsabnahme (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0036, t = 4.633, gepaart zweiseitigen t-Test) und Prozent Abnahme des Körpergewichts (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0037, t = 4.603, gepaart zweiseitigen t-Test) wurden während rund 1. Ähnliche Ergebnisse wurden während der 2. Runde der Zwangs Übung, dass beobachtet beobachtet es als signifikanter Unterschied in der Gewichtsverlust (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0163, T = 3.305, gepaart zweiseitigen t-Test) und Prozent Abnahme des Körpergewichts (n = 7 pro Gruppe, p = 0,0174, t = 3.255, gepaart zweiseitigen t-Test) zwischen Bewegung und Nichtausübung Gruppen. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede in der einer der Parameter während der Baseline-oder Eingewöhnungszeiten beobachtet, was zeigt, dass nur die Übung gezwungen Ausbildungszeiten ausüben physiologischen Wirkungen auf Ratten in der Trainingsgruppe.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Es gibt Hinweise darauf, dass der Lebensstil-Strategien, wie Bewegung, kann das Risiko für chronische Alterskrankheiten und ihre Kardinalsymptome, auch die der neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und PD 20 zu reduzieren. Der Vorteil der Zwangs Übung auf einem Laufband, als freiwillige Übung im Gegensatz zu einem Laufrad, das ist die Ermittler können die Frequenz, die Geschwindigkeit und / oder Intensität der Übung, und die Dauer der Trainingseinheit zu bestimmen. So spezifischen post-exercise-Effekte, wie erhöhte motorische oder kognitive Leistung, kann vorhergesagt oder erwartet nach der Beschäftigung eines bestimmten Regime werden. Darüber hinaus ist die Umsetzung der Ergebnisse aus der Zwangslaufband auf den menschlichen Zustand sehr wahrscheinlich. In der Tat, neuere Studien bei Parkinson-Patienten zeigen, dass, wenn der Patient mit einem Trainingsprogramm weiter von einem Trainer auf einem Tandem einhält, diese Patienten eine verbesserte Bewegungszahlen in Comparisan Parkinson-Patienten, die nur in ihrem eigenen Tempo 4 auszuüben.
Die Inzidenz von neurodegenerativen Erkrankungen signifikant mit dem Alter zunimmt. So ist das Alter ein wichtiger Aspekt bei der Gestaltung Studien, um mögliche Ergebnisse auf den menschlichen Zustand zu übersetzen wollen. Zum Beispiel haben Studien, die Jugendlichen oder Erwachsenen Tiermodellen zu nutzen, um neurodegenerative Krankheit zu studieren nicht in Betracht, dass das Altern ist die neurobiologische Hintergrund solcher Erkrankungen zu nehmen. Diese verwechselt möglicherweise die Übersetzung aller beobachtbaren Effekte klinisch, weil die physiologische Faktor Alter ist noch nicht vollständig in solchen Studien berücksichtigt. Daher Studien, die die Auswirkungen von Bewegung auf die entweder motorische oder kognitive Leistung, sollten überlegen, im Alter von Tiermodellen, da kognitive und Bewegungsstörungen sind auch mit altersbedingten Defizite in der neurochemischen Indizes innerhalb des zentralen Nervensystems 10,12,16 verbunden. Dies würde bei einer zu ermöglichenmehr Germanium Verständnis der neurobiologischen Effekte von Bewegung auf der Bewegungs und kognitive Funktionen bei alternden entweder in der Gegenwart oder Abwesenheit von Krankheitspathologie.
Schließlich, um die Auswirkungen der Bewegung allein auf post-exercise Maßnahmen in der kognitiven oder motorischen Leistungsfähigkeit zu ermitteln, sind drei wesentliche Praktiken auf nahezu 100% Übereinstimmung mit einem Trainingsprogramm zu erhalten. Erstens ist es wichtig, einen Rückfahrscheinwerfer-Dunkel-Zyklus in allen Phasen der Zwangstrainingsprogramm zu halten. Dies stellt sicher, dass die Testpersonen während ihrer aktiven (Wake) Fahrradtraining. Zweitens ist es wichtig, dass die Testpersonen werden langsam, um sowohl dem Laufband und dem Umfeld genutzt, um ihre motorische oder kognitive Leistungsfähigkeit bestimmen Ausrüstung gewöhnt. Hier sollte sich der Prüfer die in Abbildung 1 in der Zeitleiste empfohlen beschriebenen Verfahren zu folgen. Schließlich sollte das Elektrogerät Fußschock nie während jeder Phase dieser Zwangstrainingsprogramm verwendet werden.Statt, wie im Protokoll markiert ist, kann eine Rücklaufsperre Plexiglas verwendet werden, um Themen zu ermutigen, weiterhin auszuüben während der Laufband-Training-Sessions. An dieser Stelle sollten die beschriebenen Trainingsprogramm in Betracht gezogen werden ein Ausgangspunkt für jedes Labor, mit der Erwartung, dass die Häufigkeit und Dauer der Trainingsprogramm kann nach den Prüfer Paradigma variiert werden. Die Grenzen für die Langlebigkeit dieser Übung Regime gezwungen haben sicherlich noch nicht realisiert werden, aber man kann davon ausgehen, dass abgesehen von Verletzungen, konform Ratten sollten in der Lage, die Einhaltung der Übung Regime für eine Reihe von Monaten zu halten. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Geschwindigkeit, mit der Testpersonen können Laufband in einem bestimmten Zeitrahmen (30 min in diesem Schema) ausführen kann angepasst werden müssen und Höchstgeschwindigkeit nicht über 15 m / min der oben genannten Studien werden. Die beste Übereinstimmung wird wahrscheinlich bei einer Geschwindigkeit, die 11 m / min nicht überschreiten, realisiert werden. In der Tat, wenn wir die transEnde der Übung Erkenntnisse dem mittleren Alter und Alterung der Bevölkerung, können wir erwarten, dass die meisten Vertreter Tier-Protokoll ist eine, die auf Langlebigkeit und Compliance fokussiert, statt Geschwindigkeit.
Zusammenfassend ist diese erzwungene Bewegung Protokoll eine, die in praktisch jedem Labor eingesetzt werden können, insbesondere für diejenigen mit einem Schwerpunkt auf neurodegenerative Erkrankung und Alterung. Die Testpersonen in diesem Bericht verwendet wurden, waren alle 18 Monate alt zu Beginn der Studie. Darüber hinaus haben die wesentlichen Schritte zur praktisch 100% Übereinstimmung bei den Probanden erhalten auch diskutiert. Offensichtlich Erwerb von 100% Übereinstimmung wird ein signifikanter Vorteil für die Ermittler, vor allem, weil man sich nur noch um die Anzahl der Probanden erforderlich, um eine gegebene Hypothese an der gewünschten Leistung testen. Darüber hinaus erreichen 100% Übereinstimmung in dieser Therapie erfordert nicht die Verwendung von elektrischen Fuß-Schock. In der Tat ist die Beseitigung von elektrischen Fuß-Schock unerlässlich, um Interpret die Auswirkungen von Bewegung auf die Verhaltensmaßnahmen, die auf Katecholamine abhängen, vor allem Dopamin, angesichts der seit langem bekannten Auswirkungen von Stressfaktoren wie footshook auf Katecholamin-Biosynthese 17-18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Die Finanzierung für diese Arbeit wurde zum Teil durch ein Forschungsstipendium zu MF Salvatore von der National Institute on Aging (AG040261) ausgezeichnet ist. Die Autoren möchten auch Victoria Felder für ihre Unterstützung Quittieren mit der Verhaltensexperimente mit der Arbeit verbunden vorgestellt und Mackenzie Orchard für seine Unterstützung bei der Konstruktion der Rücklaufsperre für das Laufband.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Exer-4 Treadmill for Rats | Columbus Instruments | 96157-2 | Columbus has a variety of treadmills for animals with varying numbers of lanes and other options such as metabolic measurements |
| Animal Activity Meter: Opto-Varimex 4-Auto Track | Columbus Instruments | 0170-R4 | Columbus has several options for activity chambers with varying arena sizes, beam spacing, and sensors |
References
- Erickson, K. I., et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (7), 3017-3022 (2011).
- Zigmond, M. J., Cameron, J. L., Hoffer, B. J., Smeyne, R. J. Neurorestoration by physical exercise: Moving forward. Parkinsonis., and Related Dis. 18 (S1), S147-S150 (2012).
- Savela, S. L., et al. Physical activity at midlife and health-related quality of life in older men. Arch. Intern. Med. 170 (13), 1171-1172 (2010).
- Ridgel, A. L., Vitek, J. L., Alberts, J. L. Forced, not voluntary, exercise improves motor function in Parkinson's disease patients. Neurorehabil. Neural Repair. 23 (6), 600-608 (2009).
- Demirel, H. A., Serova, L., Sabban, E. L., Broxson, C. S., Powers, S. K. Gene expression of catecholamine biosynthetic enzymes following exercise: modulation by age. Neuroscience. 103 (3), 703-711 (2001).
- Petzinger, G. M., et al. Effects of treadmill exercise on dopaminergic transmission in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned mouse model of basal ganglia injury. J. Neurosci. 27 (20), 5291-5300 (2007).
- Yoon, M. C., et al. Treadmill exercise suppresses nigrostriatal dopaminergic neuronal loss in 6-hydroxydopamine-induced Parkinson's rats. Neurosci. Lett. 423 (1), 12-17 (2007).
- Collier, T. J., et al. Aging-related changes in the nigrostriatal dopamine system and the response to MPTP in nonhuman primates: Diminished compensatory mechanisms as a prelude to parkinsonism. Neurobiol. Dis. 26 (1), 56-65 (2007).
- Phelan, J. P., Austad, S. N. Selecting animal models of human aging: inbred strains often exhibit less biological uniformity than F1 hybrids. J. Gerontol. 49 (1), B1-B11 (1994).
- Yurek, D. M., Hipkens, S. B., Hebert, M. A., Gash, D. M., Gerhardt, G. A. Age-related decline in striatal dopamine release and motoric function in brown Norway/Fischer 344 hybrid rats. Brain Res. 791 (1-2), 246-256 (1998).
- Spangler, E. L., Waggie, K. S., Hengemihle, J., Roberts, D., Hess, B., Ingram, D. K. Behavioral assessment of aging in male Fischer 344 and brown Norway rats strains and their F1 hybrid. Neurobiol. Aging. 15 (3), 319-328 (1994).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Spann, S. L., Dempsey, C. Aging reveals a role for nigral tyrosine hydroxylase ser31 phosphorylation in locomotor activity generation. PLoS One. 4 (1), (2009).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. GFR α-1 receptor expression in the aging nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. J. Neurochem. 115 (3), 707-715 (2010).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S., Dempsey, C., Fields, V. Comprehensive profiling of dopamine regulation in substantia nigra and ventral tegmental area. J. Vis. Exp. (66), e4171 (2012).
- Salvatore, M. F., Pruett, B. S. Dichotomy of tyrosine hydroxylase and dopamine regulation between somatodendritic and terminal field areas of nigrostriatal and mesoaccumbens pathways. PLoS One. 7 (1), e29867 (2012).
- Pruett, B. S., Salvatore, M. F. Nigral GFR α-1 infusion in aged rats increases locomotor activity, nigral tyrosine hydroxylase, and dopamine content in synchronicity. Mol. Neurobiol. 47 (3), 988-999 (2013).
- Abercrombie, E. D., Zigmond, M. J. Chapter 31: Modification of central categcholaminergic systems by stress and injury: Functional significance and clinical implications. Psychopharmacology: The Fourth Generation of Progress. Bloom, ,F. .E., Kupfer, D. .J. 31, Raven Press Ltd. New York. 355-361 (1995).
- Ong,, et al. Neurobiological consequences of acute footshock stress; effects on tyrosine hydroxylase phosphorylation and activation in the rat brain and adrenal medulla. J. Neurochem. , (2013).
- Al-Jarrah, M., et al. Endurance exercise promotes cardiorespiratory rehabilitation without neurorestoration in the chronic mouse model of parkinsonism with severe neurodegeneration. J. Neurosci. 149 (1), 28-37 (2007).
- Dishman, R. K., et al.
