Abstract
神経生物学的基盤を持ついくつかの疾患状態の改善に対する運動のプラスの影響の意識の大幅な増加がある。これらは、認知機能と身体能力を向上させることが含まれる。その結果、運動を用いた動物試験の数が増加する。これは、強制的な運動の一つの本源的価値は、研究者は、特に頻度、期間、および運動療法の運動強度、行動アウトカムに対する運動の影響に影響を与えることができる要因を制御しているということであると主張している。しかし、強制的な運動療法におけるコンプライアンスが採用し足ショックの潜在的な交絡を回避すべきである場合は特に、問題になることがあります。それは、最も認知および歩行障害が老齢個体におけるストライキ以来、これらの障害に対する運動の影響を決定するテストのsuのための最小限の必要性を確実にするために、コンプライアンスの可能な限り高いレベルの高齢者げっ歯類の使用を検討する必要があることを考慮することも重要ですbjects。ここでは、高齢者げっ歯類モデルにおいて運動トレッドミル、ほぼ100％のコンプライアンスを達成するために必要な適切な手順および考慮事項が提示され、議論される。研究者によって採用されている特定の運動療法にもかかわらず、私たちのプロトコルは、老化関連パーキンソンおよびパーキンソン病を含む老化関連障害、上の強制運動の潜在的な影響に特に興味を持っている研究者には有用であるべきである。
Introduction
認知と歩行に障害を防止または軽減するか非侵襲的なライフスタイル戦略、しばしば加齢に伴う両方が、健康を維持し、1,2ウェルビーイングのための実行可能なプラクティスとして勢いを増している。たとえば、中年男性で、毎週、一貫して厳しい練習に穏健派が大幅に3歳を前進と同様に中年ピアと比較して、運動能力を向上させることができます。さらに、証拠を増加させると、そのような運動など、これらの生活習慣戦略は、軽減あるいは、パーキンソン病（PD）4のような神経変性疾患に関連する障害を逆転させることができることを示唆している。
加齢に関連する障害の分子メカニズムを理解するための努力はまた、非侵襲的戦略は、運動のように、逆転またはそのような障害に貢献するメカニズムを減衰させる方法を識別するに向けてきた。トレッドミル運動は、そのようなストラトです歩行運動や認知機能の改善の背後にあるメカニズムはまだ決定されていることを特徴EGYはますます、PD 5-7および認知障害1のモデルで採用されている。しかし、高齢化がPDの神経生物学的背景があることを指摘することは重要である。このように、人間の条件で実現するための動物モデル内の任意の運動の利益の潜在翻訳のためにそれが考慮に老化の神経生物学的背景を取る必要があります。たとえば、PDの進行の間、運動障害を食い止める代償機構が老化8のプロセスによって損なわれる可能性があります。したがって、その運動のパラダイムは、疾患病理の存在下または非存在下のいずれかで高齢化の影響を考慮するだけでなく、高齢者、げっ歯類において開始され、維持され得ることだけでなく、開発されなければならない理にかなっている。
そのため、神経生物学的背景に高齢化を考慮して、ラット系統の選択思慮深く研究者によって検討されるべきである。いくつかのラット系統は、老化研究のために利用可能な、特にフィッシャー344とブラウンノルウェー/フィッシャー344 F 1（BNF）ハイブリッド。それは一般的にこのような6 - ヒドロキシドーパミンのPDモデルとして、神経変性疾患モデルで使用されているように一般的に使用されるのSprague Dawleyラット（非近交系株）は、そのような使用のために適している。当研究室では、加齢および神経変性疾患の研究でドーリーとBNFの両方の株を使用しています。本稿では、両株を使用して私たちの運動のプロトコルを強調した結果を紹介します。これらの研究者は、厳密に年齢に関連した研究に焦点を当てたために、BNF株は、いくつかの重要な利点を提供しています。まず、（腫瘍など）、老化関連疾患に対して比較的受けにくくし、他の株と比較して例外的な寿命を（典型的な寿命は30ヶ月を超えている）があります。彼らはまた、生理学的および行動的アウトカム9、各種の少ない可変性を持っているdはまた、老化のプロセスに介入アプローチを調べるのに適している。さらに、このような強制的な運動などの実験は研究者によってかなりの取り扱いを要求し、BNF株の穏やかな配置が有利である。老化関連線条体及び中脳ドーパミン組織含有量の変化だけでなく、運動活性の変化は、BNFラットおよび霊長類10-11で類似している。私たちの研究室ではまた、線条体及び中脳ドーパミンシグナル伝達だけでなく、BNF株12-16における運動活性を特徴付けるして操作すると豊富な経験を持っています。他neurobiologicallyベースの疾患のリスクが加齢に伴って増加するのでそのため、神経変性疾患の動物モデルは、老化研究に使用するの豊富な実績を持つ齧歯類株の使用を検討する必要があります。
私たちのプロトコルがここにも、研究者が自分の結果の解釈には考慮しなければならないいくつかの重要な問題に対処しobtaine運動プロトコルからD。げっ歯類のトレッドミル装置は、（私たちはこのレポートでハイライト表示されますそのうち利用）、一般的に無効にすることができ、トレッドミルの各レーンの奥に電気ショックコイルが装備されています。これらの電気ショックコイルが活性化されるときにコイルに接触するようにしかし、小さなフットショックを被験体に送達される。この戦略は、多くの場合、運動トレッドミルコンプライアンスを容易にするために、運動の研究で採用されている。これは、特に、ドーパミンやノルエピネフリンシグナル伝達によって影響される行動研究関係者研究者のために、考慮すべき重要なポイントです。電気フットショックは、生理的ストレスであり、双方の神経伝達物質系への影響は、チロシンヒドロキシ17-18の増加活性化と、十分に文書化されています。したがって、任意のかどうかを解釈するために研究者が責任を負うこと、どんな運動効果の解釈を混乱させる可能性のどちらかの神経伝達物質の生合成を増加運動後の行動の観察された変化は、厳密には運動療法やフットショックストレスによるものである。重要なことは、提案された強制的な運動療法は、トレッドミル順化や運動トレーニング期間の任意の時点でフットショックの使用を採用していない。
成功した運動療法は、試験対象から行使することが最大の準拠を必要とする。依存措置は（前述したように）フットショックの影響を受けている神経伝達物質のシグナル伝達に関連している際に、コンプライアンスを達成するために、フットショックの雇用は、実験結果の解釈を混乱させる可能性があります。このように、課題は、げっ歯類を取得することであり、特に高齢者げっ歯類で、運動療法を遵守すること。これは、運動レジメンを完了するために必要な動物の数を減少させるような任意の運動療法の望ましい目標は、ほぼ100％のコンプライアンスを達成することである。具体的には、運動と運動療法の成果の解釈に最大限のコンプライアンスがbにすることができますeは、それらの活性（ウェイク）サイクル中に行使することを、動物を可能にする1）逆明暗サイクルを含むいくつかの運動前の手続きの結果として、私たちの運動療法において得られた、2）確実に運動性能のベースラインの前の分離に等しい次第に運動療法の要件に、それらを紹介する順応期間に試験対象を導入するコントロールと運動グループ、および3）。ここでは、ほぼ100％のコンプライアンスを達成するために必要な前述の実験的検討事項とステップが老齢齧歯類において運動トレッドミル（>生後18ヶ月）を評価し、提示されます。最後に、運動に関連した環境がストレスであってもよく、そのような、現在の潜在的な運動に固有の生理学的効果を決定するために混乱させるとして。私たちのプロトコルはまた、順化段階のあらゆる面でnonexerciseグループを含めることで、トレッドミルの潜在的なストレス誘導環境への暴露のために制御します（を含むカ月DESTトレッドミルランニング）と、トレッドミル運動トレーニング中に静止トレッドミル上に配置する。したがって、このプロトコルは、単独で、運動の生理的影響を決定するために必要な措置を記述することを目指しています。
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Protocol
以下の手順のすべては、LSU健康科学センター、シュリーブポートでの施設内動物管理使用委員会に合わせて実施し、健康ガイドラインの国立研究所に準拠しています。
1運動前の手順
注：この強制運動療法の関連手続きのすべてのタイムラインは、 図1に図解されている。
図1は、運動療法のタイムラインを強制 。このタイムラインは、研究のそれぞれの週の間に、この運動療法の各相の重要なイベントを詳述する。事前順化相（週1-2）実験者の取り扱いとベースライン自発運動を伴う。順化相（週3-4）中、すべてのラットは順化訓練wの3日間を受けるここで彼らは、静止したトレッドミルの上に座ると、トレッドミルへの順化訓練の後、10日間。 2週間の休止期間が続くエクササイズ2ラウンド（1ラウンド= 12日間連続）の最小は、運動トレーニング相（週5〜10）の間に必要とされる。行動および/または神経化学的測定は、これらの休止期間中に行うことができる。さらに、このレジメンは、この段階における運動の複数のラウンドを含むように修飾することができる。体重は、週単位での研究のすべてのフェーズを通して測定し、この運動療法の各フェーズ（最初のセッション）前と（最後のセッション）の後にされている。トレッドミル運動トレーニングスコアは4が最高のスコアであることで、1から4までのすべての順化と運動トレーニングセッション、および範囲の後に割り当てられます。ラットは補助なしで全体のトレーニングセッションを行使する際に簡単に説明すると、4の訓練スコアが割り当てられます。 25未満のための支援：ラットは、最小限の支援を必要とするとき同様に、3の訓練スコアを割り当てる（のように定義実験者からのトレーニングセッションの時間の％）。エクササイズ中に実験者から：ラットは（トレーニングセッションの時間の25％より多くの支援と定義される）多くの支援を必要とするとき2の訓練スコアを割り当てます。最後に、準拠していないラットに1の訓練スコアを割り当て、運動セッションを完了することができない。
- 動物コロニーに到着すると、分離して単独で、標準的なシューボックスケージにすべての被験者を収容する。研究全体を通じて被験者に食物と水を自由に提供します。
- 動物植民地（1800〜0600時間まで点灯）の逆の12時間の明暗サイクルを維持し、そして被験者は最低1週間、このサイクルに順応することができます。被験者の活動（暗）サイクル中にすべての行動実験を実行し、明暗サイクル変化に1〜2時間前。
- 前の任意の行動実験に二週間から始めて、数分間のすべての試験科目を扱う毎日のユート族実験者との主題を理解するために、そのような運動室やトレッドミルのような不慣れな環境に新規性によって誘発されるストレスを減少させる。
- 週に一度、すぐに（最初のセッション）の前後に各被験者の体重を測定します（最後のセッション）運動パラダイムの主要な各間隔。
2ベースライン自発運動アセスメント：決定強制運動グループの割り当て
- ベースライン自発運動能力を確立するために、5日間連続して60分/日の各被験者の自発運動活性を評価する。製品マニュアルで提案されているように自動化されたオープンフィールド自発運動に自発運動セッションを実施、赤外線ビームのグリッドをプレキシガラス箱（45×45×20cm 3の）からなるチャンバーが水平方向および垂直方向に取り付けられた。
- 自発運動評価の一日の開始時に、負荷、およびコンピュータとsoftwaを設定各セッションの間、ビーム·ブレーク（自発運動）の数を記録するために、オープンフィールド自発運動室に接続されたプログラムの再。
- 各セッションの前に運動室の床に松チップ寝具の約2カップを追加します。
- 彼らの自発運動セッションに直前にホームケージ内自発運動室に動物コロニーからの科目を輸送。赤色光の下で、割り当てられた自発運動室への科目をロードし、それらがチャンバ内に配置された後、コンピュータ上の60分のセッションを開始します。
- 自発運動セッションが完了すると、運動室から科目を削除し、赤色光の下で彼らのホームケージに戻す。すぐに戻って動物コロニーに科目を返す。
- チャンバーから寝具を取り出し、各セッションの後に、50％エタノールでチャンバ壁や床を掃除。
- 繰り返して、追加運動セッションごとに2.3から2.6のステップすべての被験者が試験されるまで、必要に応じて一日。動物のアクティブサイクルの間に、暗闇の中で、すべての自発運動セッションを実施し、明暗サイクル変化に1〜2時間前。
- 活動室への馴化の可能性を考慮するために、自発運動が、前日から別のチャンバーで測定されるように、使用可能な室の中で、各被験者を回転させる。
- 複数のセッションが一日で行うことが必要な場合、被験者は、前回のセッションとは異なる順序でテストされるように、テストの順序を変更する。
- 、自発運動を測定し、以下の5運動パラメータで各動物のベースラインの自発運動を測定するために使用されるソフトウェアによって生成されたデータからの総距離は（cm）であり、水平活動（ビーム切断の数）、運動番号（開始移動回数）を走行、時間（秒）を移動過ごし、移動速度（センチメートル/秒）。
- exercisを割り当てるためにeとnonexerciseグループは、上記のステップ2.9に記載されている5、運動の各パラメータのためのすべての5セッション間で平均値を計算します。
- これらの5つのパラメータから、運動と運動活性の等しい範囲は両群で表現されるようにnonexercise（対照）群を決定する。このようにして、同じような運動能力に基づいて一緒にラットをペアリングし、運動群に1ラットおよびnonexerciseグループに1ラットを割り当てます。したがって、例えば、一緒にすべての5運動パラメータの最高の平均を示す2匹のラットをペアリングし、運動群に一匹のラットを割り当て、nonexerciseグループに他の（グループの割り当てはランダムに選択されています）。残りの被験者について、この手順を繰り返します。
- 全体強制運動療法を通して、全てのデータ分析のためのペアリングを維持します。
- 実験者は自発運動に対する運動の影響に関心がある場合、運動後の自発運動のuを測定段階的に説明したのと同じ手順を歌う2.1-2.8.1最後のトレッドミル運動セッションの翌日を開始する。注：研究者が興味を持っている、および/ または自動化された運動活性ソフトウェアが許す場合には、不安関連の措置を検討する（ すなわち、活動室の中心対周辺部で過ごした時間は）自発運動評価時の被験者の相対的な不安を評価した。
トレッドミルに3順化
- 動物のアクティブサイクルの間に明確なプレキシガラスの壁で区切られてレーンが電動げっ歯類トレッドミル上のすべてのトレッドミル運動関連の手続きを実施し、明暗サイクル変化に1〜2時間前。
- 各レーンの背面に電気ショックコイルの代わりに、対象者が継続的に電気ショックコイルに接触することなく行使することができるようにトレッドミルに合うように特別に設計されたプレキシガラスのバックストップを使用しています。からバックストップを防止するために、トレーニングセッションの間に滑り、Cクランプで1.5で所定の位置にバックストップを保持します。
- トレッドミル運動トレーニングに必要なハンドリング実験者のために、上のライトが付いているすべてのトレッドミル運動セッションを実施。
- 彼らのトレッドミル運動トレーニングセッションの直前にトレッドミルのホームケージにおける輸送科目。トレッドミルが静止しているときは、ちょうど十分なバックストップをスライドさせることにより、割り当てられたレーンにトレッドミル上に負荷ラットは、被験者は、バックストップの下に操縦することができる。対象はトレッドミルベルト上に位置されると、静止位置に戻すダウンバックストップをスライドさせます。すべての被験者がその特定のセッションのために割り当てられたレーンに置かれたまで、セッションを開始しないでください。
- （ステップ3.4で説明したように）順化の最初のフェーズでは、3日間連続して5〜10分/日の静止トレッドミルの4つのレーンのいずれか各ラットを置く。連続した各dで各セッションの時間を長くするAY（ 例えば、1日目に5分、2日目に7分、3日目に10分）ラットがトレッドミル装置に慣れると、トレッドミル装置に新規性ストレスの可能性を減らすために。重要：この段階で、固定ベルトを除いて（ 例えば、電気ショックのコイルを非アクティブ化）トレッドミル上のどこにでもラットを置かないでください。
- 順化訓練の第二フェーズでは、バックストップの前で静止したトレッドミルの1つのレーンに各ラットを置く。すべての被験者が所定の位置にあるとき、遅い歩行速度（ 例えば、6メートル/分）の上でトレッドミルをオンにします。関係なく、実験的なグループ化の強制運動療法から観察潜在的な影響は、単純に行使する能力から運動トレーニングに起因していないことを確認するには、このフェーズの間にトレッドミル上を歩くために、すべてのラットを訓練。
- トレッドミルのベルトがロールし始めると、すべてのラットが順方向に歩いていることを確認してください。 NEとしてラットアシスト配向やそっと彼らは前進するまで、それらをつついによるcessary。順化訓練期間中、彼らは継続的に実験者からの支援なしで、トレッドミルの上を歩くようなトレッドミルの上を歩くようにラットを訓練する。
- 次第に10日間連続して5〜10分/日の期間にわたって速度を上げてトレッドミルに、全てのラットを順応さ。さらに、第5順化セッション中に5〜10分間、運動トレッドミル低速（6〜8メートル/分）でラットを訓練するためにコンプライアンスを促進し、5のために、より緩やかな速度（9〜10メートル/分）に増やすには、最後の5順化セッション中-10分。
- すべてのラットは順化訓練期間の最後のセッションで10分間、9〜10メートル/分の速度を維持できることを確認してください。
- トレッドミルの順応セッションが完了すると、ステップ3.4で説明したように被写体をロードするために使用したのと同じ方法で、トレッドミルから科目を削除します。すぐに彼らのホームケージに科目を返し、動物コロニーにそれらをバック運ぶ。
- 各個別のトレッドミル運動のトレーニングセッションの後、50％エタノールで壁やトレッドミルベルトを含む各個別のレーンを拭う。
- 毎日のセッションの終了時にトレッドミル運動スコアを割り当てることにより、運動セッション間で各ラットの運動能力を確かめる。ラットは補助なしで全体のトレーニングセッションを行使するとき4の訓練スコアを割り当てます。実験者から：ラットは（トレーニングセッションの時間の25％未満のための支援と定義される）最小限の支援を必要とするとき同様に、3の訓練スコアを割り当てます。エクササイズ中に実験者から：ラットは（トレーニングセッションの時間の25％より多くの支援と定義される）多くの支援を必要とするとき2の訓練スコアを割り当てます。最後に、準拠していないラットに1の訓練スコアを割り当て、運動セッションを完了することができない。
NOTE：運動スコアリングシステムが適合されている、部分的には、他の研究19から。- による不遵守および/ または（ 例えば、これは順化訓練の複数の連続した日の1のトレッドミル運動トレーニングスコアを稼ぐラットを含む）行使科目を防ぐ傷害を順化フェーズを完了できないラットを除外します。
- 各被験者の運動能力を決定するために、各トレーニング期間（ 例えば、順化トレーニングや運動トレーニング）を横切ってトレッドミルスコアを平均。すべてのラットは順応期間の終わりまでに、トレーニングセッション中に4のトレッドミル運動スコアを稼ぐことができることを確認してください。
- 一部のラットはトレーニングセッションを通して他の人によって維持トップ運動速度に準拠していない場合、それらは同じ時間が、研修を通じて遅い速度で運動し続けることができるように、これらのラットの速度を調整します。この場合、SEPARに遅いラットを訓練セッションを食べ、被験者が遅い速度に調整すると速度を上げる。
- 彼らは後続の各運動セッションと異なるレーンに訓練されるように、トレッドミル運動トレーニング中にトレッドミル上のレーンバイアスの可能性を回避するために、トレッドミルの利用可能なレーンの中でそれぞれのラットを回転させる。
4。トレッドミル運動トレーニング
- 最後の順化トレーニングセッションの翌日運動トレーニングセッションを開始し、12日間連続してラットを行使し続ける。動物のアクティブサイクルの間にこれらのセッションを実施し、明暗サイクル変化に1〜2時間前。
- ステップ3.2および3.4で説明したように、順化訓練中に使用される各トレッドミル運動トレーニングセッションのために同じセットアップ手順に従ってください。
- 各セッションの開始時に、throug維持されるトレーニング速度（9〜11メートル/分）よりも低く、ウォームアップ速度（8メートル/分）にトレッドミルをオンにする運動トレーニングセッションの残りハウト。セッションの開始時に5〜10分間、このウォームアップスピードに進みます。トレーニングセッションの残りの9〜11メートル/分の速度を調整します。列車は運動トレーニングの全12日間30分、各セッションの平均を施す。
- 各エクササイズのトレーニングセッションの後、ステップ3.9で説明したのと同じ運動スコアリングシステムを用いて、運動群のすべてのラットにトレッドミル運動スコアを割り当てます。 nonexerciseラットにトレッドミル運動トレーニング期間中の訓練スコアを割り当てないでください。
- 運動と個別にnonexerciseセッションを実施。彼らの運動コホートは、各セッションの間に訓練された、同じ期間中に静止したトレッドミル上nonexerciseラットを置きます。
- ステップ3.11で説明したように、彼らはその後の各運動セッションと異なるレーンに訓練されるように、トレッドミルの利用可能なレーンの中でそれぞれのラットを回転させる。
- 一ラウンドが完了すると演習では、14日間の科目を休む。注：この休止期間は、 図2Aおよび2Bに記載のパイロット研究からの結果に基づいて選択した。
- 必要に応じて、12日間のトレーニング期間の終了時に、さまざまな行動および/または神経化学的評価を行う。逆に、14日間の休止期間後の運動トレーニングのその後のラウンドに進みます。
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Representative Results
強制運動療法の3つの段階すべてでイベントのタイムラインの図は、いずれの実験的試験の前に取り扱い、毎日、明暗サイクルを逆転させることに加えて。 図1に示されており、被験者が座る順化訓練のステージ1されている3日間連続して5〜10分/日の静止トレッドミルで、強制的な運動療法へのコンプライアンスを高めるために実施された。これらの手順は、新規の環境に関連したストレスを最小限にするために、プロトコルに加え、彼らはすでに、固定装置に精通していた場合は、なるように被験者が移動トレッドミル上を歩くする傾向になる。 図1に概説これらの手順は、被験者の50％が以前にSprague Dawleyラットで実施し、強制運動レジメンに準拠していないあったBNFラットで実施したパイロットスタディ以下を用いた。この強制運動療法では、18ヶ月齢のSprague Dawleyラットであった15メートル/分（ 図2）までの速度で12日間連続して運動の30分を受けた被験対象。これらの予備的結果は、運動の1ラウンド（12日連続）が1週間の運動後に出て持続自発運動に対する運動のこの効果の持続時間が、運動活性（ 図2A）を増加させる可能性があることを示す。さらに、元のベースラインと比較して増加した自発運動のリバウンド効果は、非アクティブな状態が一ヶ月（ 図2B）後の同じ12日の運動療法後に観察された。このように、このプロトコルで詳述修正された強制的な運動療法で、強制的な運動の一つのラウンドは、2週間の休止期間が続く運動の12日間連続で構成されています。 図2の結果は、提案された強制的な運動療法は、それぞれのベースライン活性の相対運動ラットで自発運動を増加させ得ることを示唆している。
前述のように、この強制的な運動療法へ〜100％のコンプライアンスは、いくつかの運動前とトレッドミル順化手順を添加して得ることができる。重要なのは、このレジメンでのコンプライアンスを達成するためにとった措置は、この強制運動療法の採用と運動効果の検出感度を向上させる。運動の効果を測定する一つの方法は、体重測定によるものである。このパラダイムでは、体重を週単位で測定され、前に（最初のセッション）および後（最後のセッション）運動療法の各段階。 表1に示されるように、運動ラットは、それらの運動前の体重と比較して4.43±0.32％の平均体重減少を有した。コンパratively、nonexerciseラットを運動前の体重と比較して0.05±0.55％の平均体重減少を有した。予想通り従って、総重量損失およびパーセント変化体重の強制運動レジメン全体にわたって運動とnonexerciseラットとの間に有意差がある（群当たりn = 7、P <0.01、両側t検定をペアリング）。同様に、体重の減量およびパーセント減少に有意差が1ラウンド中に観察された（群あたりn = 7、p <0.01、両側t検定をペアリング）と（強制運動の2ラウンド群あたりn = 7、はp <0.05）。注目すべきことに、ベースラインまたは順化段階中のいずれかのパラメーターに有意な差は、強制運動トレーニング期間は体重に影響を与えたことを示す、認められなかった。この結果は、運動療法は、研究者が測定している他の変数の独立していてもよい運動群におけるラットに検証可能な生理学的効果を有することを示す。その体重の与えられたこれらの被験体は、体重の4％の減少は被験者の全体的な幸福に有害とみなされず、また、これまでのパイロット研究の範囲内でどこSprague Dawleyラットで運動療法を強制され、研究を通して378〜572グラムの範囲であった体重の6％の減少は、同じ期間にわたって観察された。最後に、運動活性に体重の有意な相関関係は、図3に記載されている個別の自発運動パラメータに対して個体の体重のベースライン評価で観察されていないことに注意してください。
トレッドミル運動スコアは、各順化とトレッドミル運動セッションの後に割り当てられており、この計画を通じて、すべての被験者の運動能力を確認するために、実験者を可能にしている。 1のトレッドミル運動スコアはnoncompの指標であるのに対し、例えば、4のトレッドミル運動スコアは、特定のセッションのための計画への最大のコンプライアンスの指標である特定のセッションのための計画に対するブリリアンス。このように、コンプライアンスの基準はこのレジメンで使用される際に、トレッドミル運動スコアは順化訓練中に3または4のスコアを割り当てることによって証明される運動のコンプライアンスを反映すべきである、運動やnonexerciseラットの両方はトレッドミルとトレッドミル運動スコアに行使するように訓練されている唯一のこのフェーズで両グループのために割り当てられます。逆に、トレッドミル運動スコアのみ強制運動の各ラウンドの間、ラットを行使することが割り当てられます。両方順化とトレッドミル運動トレーニングからトレッドミル運動スコアの結果は、（各群n = 7、P = 0.656順化訓練中は、運動とnonexerciseグループ間の平均のトレッドミル運動スコアに有意差はありません。 図4に示されている図4Aに示すように対になった）t検定、両側検定。これは運動とnonexerciseラットの両方に準拠し、TREに順応することができ、両方であったことを示しているadmill運動も同様に。 図4Bは 、平均トレッドミル運動スコアは、これらの2ラウンドの間に有意差は認められなかったとして運動ラットは、トレッドミル運動トレーニングの2ラウンドを行使トレッドミルに準拠したことを実証している（N = 7、P = 0.2336、両側ペアt検定）。彼らはトレーニングを行使する順応させた後、このように、運動ラットは強制運動の2ラウンドを準拠したままであった。最後に、試験対象を支援するという点で順化訓練（合成平均行使スコア= 3.09）と、運動トレーニング（合成平均行使スコア= 3.80）、研究者の関与の両方でトレッドミル運動スコアの高い平均を与えられたことに注意することが重要です個別のトレーニングセッションの間、順化訓練の最初のいくつかのセッションの後に最小となる。
図1は、運動療法のタイムラインを強制 。このタイムラインは、研究のそれぞれの週の間に、この運動療法の各相の重要なイベントを詳述する。事前順化相（週1-2）実験者の取り扱いとベースライン自発運動を伴う。順化段階の間（週3-4）すべてのラットは、彼らが静止したトレッドミルの上に座る順化トレーニングの3日間、次にトレッドミルへの順化訓練の10日間を受ける。 2週間の休止期間が続くエクササイズ2ラウンド（1ラウンド= 12日間連続）の最小は、運動トレーニング相（週5〜10）の間に必要とされる。行動および/または神経化学的測定は、これらの休止期間中に行うことができる。さらに、このレジメンは、この段階における運動の複数のラウンドを含むように修飾することができる。体重は、週単位での研究のすべてのフェーズを通して測定し、この運動療法の各フェーズ（最初のセッション）前と（最後のセッション）の後にされている。 TreadmiLL運動トレーニングスコアは4が最高のスコアであることで、1から4までのすべての順化と運動トレーニングセッションの後に割り当てられた、レンジされている。ラットは補助なしで全体のトレーニングセッションを行使する際に簡単に説明すると、4の訓練スコアが割り当てられます。実験者から：ラットは（トレーニングセッションの時間の25％未満のための支援と定義される）最小限の支援を必要とするとき同様に、3の訓練スコアを割り当てます。エクササイズ中に実験者から：ラットは（トレーニングセッションの時間の25％より多くの支援と定義される）多くの支援を必要とするとき2の訓練スコアを割り当てます。最後に、準拠していないラットに1の訓練スコアを割り当て、運動セッションを完了することができない。
のための12日間の影響を図2のパイロット·スタディCED一週間自発運動に対する運動と非アクティブ状態が1ヶ月後に開始された同計画のインパクト。エイティーンヶ月齢の雄Sprague Dawleyラットをオープンフィールド運動室で完全な名目環境照明の下での非アクティブサイクル（nonwake期間）ベースライン自発運動の評価を受けた。 5の平均は、毎日、60分のセッションは各ラットについて達成し、そしてラットは次いでnonexerciseグループ（NE）または運動群（E）に分離した。 nonexerciseグループ（NE-B）または運動群（EB）のラットでのベースラインの移動数（B）は、有意差は認められなかった。強制運動（30分/日12〜15メートル/分）の12日間連続に続いて、自発運動は、（薄暗いライトが付いている）の積極的な（ウェイク）サイクルの間に評価した。彼らのアクティブサイクル中のテストの被験者が評価する際に自発運動が予想通りに小さいことを特徴とするベースラインを測定反対運動が可能な比較を誘導する自然な刺激を提供睡眠サイクル中および周囲の照明とエド。元の個別のベースラインと41％高い運動活性と比較を示した12日間連続して（E-ラウンド1）を行使したラット（群あたりn = 5、p <0.01で、tは8.25を=、両側t検定をペアリング）、一方、 nonexerciseグループ（NE-ラウンド1）のラットの増加に向けて傾向運動活性を示したが、それらのベースラインからの有意差はなかった（n =グループあたり5、P = 0.11、T = 2.05は、両側t検定をペアリング）。非アクティブ状態が1ヶ月後、同じラットは運動群において同一の第2の運動療法やラットを受けた（Eはラウンド2）は、それぞれの元の個別のベースライン活性レベル（と比較して、自発運動の61％の増加を示した群当たりn = 4 はp <0.05、tは5.34を= 0.13 = P、グループあたりnonexerciseグループ（NE-ラウンド2）（n = 4のの増加に向けて有意ではない傾向と比較して、）両側t検定を対に、tは2.08 = 、）両側t検定対をなす。
運動やnonexerciseグループにおけるベースライン自発運動パラメータの3の比較図 。ベースライン自発運動を確立するために、5歩行試験（60分/日、5日）順化訓練をトレッドミルの前に18ヶ月齢の雄BNFラットで行った。 5歩行試験の平均値を測定し、5つすべての運動のパラメータを決定した。運動パラメータの手段は、運動やnonexercise（対照）の両群において示される自発運動の均等範囲が存在したようにグループを割り当てるために使用された。被験者は、すべての運動パラメータについて同様の平均値に基づいて、ペアになった。ペアやグループが割り当てられた後は対になった両側t検定をリットルに有意差がなかったことを確実にするために5つのパラメータのそれぞれについて実施した両群間ocomotor機能を提供します。要するに、対をなす両側t-検定は、＃（（A）に有意差が総距離は、（群当たりn = 8、p = 0.7142、T = 0.3815）、（B）水平活性（cm）の走行を示さなかったビーム·ブレーク）、（群当たりn = 8、p = 0.7767、t）が0.2948を=、（C）移動番号、開始動きの（＃）、（群当たりn = 8、p = 0.6186、T = 0.5207）、（ D）時間は0.9307 = pと、（秒）を移動させる費やさ（群当たりn = 8、t）は、0.9011を=、及び（E）、移動速度（センチメートル/秒）（群当たりn = 8、p = 0.655、tは0.4569を= ）。これらの結果は、運動能力の等しい範囲は両群で表現されたことを確実にし、能力と運動への応答の両方が訓練を順化する前にグループ間の自発運動の違いに基づいてされなかったこと。
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順化（A）とトレッドミル運動トレーニング（B）の間に図4。トレッドミル運動スコア。トレッドミル運動スコアは、すべての順化とトレッドミル運動トレーニング期間の後に割り当てられており、各セッションの間のコンプライアンスの指標として役立つている。スコアは4が最高であることと、1から4までの範囲です。被験者は援助なしセッション全体を行使するとき4のスコアが割り当てられます。被験者は実験者からの最小または最大の支援を受けて運動するとき3と2のスコアがそれぞれ割り当てられています。最後に、1のスコアは、運動セッションを終了していない被験者に割り当てられます。運動やnonexerciseラットの両方が順化訓練を受け、したがって、ラットの両グループは、順化中にトレッドミル運動スコアが割り当てられます。 （A）に示されるように、運動とnonexerciseラットとの間の平均トレッドミル運動スコアにおいて有意な差は存在しない。これはラットの両グループはACCLすることができたことを示唆している同様に、運動トレッドミルにするimate、さらに、両グループは、順化訓練に準拠したこと（各群n = 7、P = 0.656、T = 2.270、両側t検定をペアリング）。 nonexerciseラットは、この段階で行使していないので、トレッドミル運動トレーニング中は、唯一の運動ラットはトレッドミル運動スコアが割り当てられます。（B）は、運動ラットは運動トレーニングの2ラウンドを3-4のトレッドミル運動スコアを維持することができましたことを実証している。同様に、トレッドミル運動のスコアが有意に運動、2ラウンドの間に差は認められなかった（平均はp = 0.2336、T = 1.234、N = 7、両側t検定をペアリング）し、強制運動の2ラウンドを準拠していた。
| Nonexercise（n = 8）の | 運動た（n = 7） | ||||||
| 体重対策 | p値 | ||||||
| スタートボディ重量（g） | 457.10±20.16 | 476.00±26.85 | |||||
| エンドボディ重量（g） | 450.80±21.63 | 454.90±25.55 | |||||
| ベースライン | |||||||
| 減量（g）の | 5.69±1.46 | 5.21±2.35 | P = 0.982 | ||||
| 体重の変化率（％） | 1.35±0.36 | 1.10±0.51 | P = 0.811 | ||||
| 順化フェーズ1 | |||||||
| 減量（g）の | 3.88±0.56 | 3.93±0.74 | P = 0.850 | ||||
| 体重の変化率（％） | 0.87±0.16 | 0.83±0.16 | P = 0.680 | ||||
| 順化フェーズ2 | |||||||
| 減量（g）の | 5.81±1.27 | 8.07±2.39 | P = 0.486 | ||||
| 体重の変化率（％） | 1.29±0.26 | 1.61±0.47 | P = 0.744 | ||||
| 練習ラウンド1 | |||||||
| 減量（g）の | 6.31±1.00 ** | 13.50±1.78 ** | p <0.01で | ||||
| 体重の変化率（％） | 1.45±0.24 ** | 3.03±0.47 ** | p <0.01で | ||||
| 練習ラウンド2 | |||||||
| 減量（g）の | 0.5±1.254 * | 11.29±3.05 * | p <0.05の | ||||
| 体重の変化率（％） | 0.07±0.30 * | 2.38±0.63 * | p <0.05の | ||||
| 全体的な減量 | </ TD> | ||||||
| 減量（g）の | 1.88±2.63 ** | 21.14±1.93 *** | p <0.01で | ||||
| 体重の変化率（％） | 0.05±0.55 ** | 4.43±0.32 ** | p <0.01で |
強制運動療法中に、表1の体重測定 。このパラダイムでは、体重を（最初のセッション）毎週と前に測定され、（最後のセッション）運動療法の各フェーズの後にこの強制運動療法の生理学的効果の尺度を提供する。値は、平均±SEMとして表され、対になった両側t検定は、ANAに使用されたレジメンの各フェーズの後に運動とnonexercise群間の差をlyze。合計で、運動ラットは21.14±1.93グラムの平均体重減少および体重の4.43±0.32％の減少であった。比較的、nonexerciseラットは、1.88±2.63パーセントの平均体重減少および体重の0.05±0.55％の減少を有している。したがって、総体重減少の有意な差がある（群当たりn = 7であり、p = 0.0016、tは5.417を=、両側t検定をペアリング）および体重（群当たりn = 7％減少、p = 0.0021 、tは5.158を=、運動とnonexerciseラットの間のこの強制的な運動療法を通じて）両側t検定をペアリング。有意な体重減少の差（群当たりn = 7、p = 0.0036、tが4.633を=、両側t検定をペアリング）および体重（群当たりn = 7％減少、p = 0.0037、T = 4.603、ペアリング両側t検定）pであり体重減少のような有意差があった（群当たりn = 7という1に同様の結果が強制運動2ラウンドの間に観察されたラウンドの間に観察された= 0.0163、tは3.305を=、両側t検定をペアリング）し、体重の減少率（各群n = 7、P = 0.0174、T = 3.255、運動やnonexerciseグループ間で）両側t検定をペアリング。しかし、有意な差は強制運動トレーニング期間は、運動群のラットに対する生理学的効果を発揮することを実証し、ベースラインまたは順化期間中にいずれかのパラメータでは観察されなかった。
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Discussion
アルツハイマー病およびPD 20のような神経変性疾患を含めた慢性齢関連疾患およびその主症状、のリスクを低減することができる、そのような運動など生活習慣戦略を示唆する証拠がある。トレッドミル上の強制運動の利点は、実行中のホイールに自発的な運動とは対照的に、研究者は、周波数、速度、および/または運動の強度、および運動セッションの持続時間を決定することができるということです。したがって、このような自発運動の増加または認知能力のような特定の運動後の効果は、所与の投与計画の雇用以下の予測又は予想される。さらに、人間の状態に強制トレッドミル運動からの結果の翻訳は非常に可能性が高い。実際には、PD患者における最近の研究は、患者が、タンデム自転車トレーナーによって定め運動レジメンに準拠するとき、これらの患者はcomparisにおいて改善された運動スコアを示すことを実証する唯一自分のペース4で運動PD患者にログオン。
神経変性疾患の発生率は有意に高齢化とともに増加する。人間の状態への潜在的な結果を翻訳することを目指した研究を設計する際にこのように、年齢は重要な検討事項である。例えば、神経変性疾患を研究するために、思春期または成人の動物モデルを利用した研究は、高齢化がこのような疾患の神経生物学的背景で考慮されていません。これは、潜在的、臨床的に時代の生理的な要因が完全にこのような研究では考慮されていないため、観察可能な効果の翻訳を混乱させる。認知および歩行障害も中枢神経系10,12,16内の神経化学的指標の加齢に伴う赤字と関連しているので、したがって、自発運動や認知能力のいずれかで、運動の効果を調べる研究は、高齢者動物モデルを用いて検討する必要があります。これができるようになる疾患の病状の存在下または非存在下のいずれかで高齢化と、運動と認知機能に対する運動の神経生物学的影響のより密接な理解。
最後に、認知や自発運動性能に運動後の対策だけでは、運動の影響を確認するために、3プラクティスは運動療法にほぼ100％のコンプライアンスを得ることが不可欠である。まず、強制運動レジメンの全ての段階を通じて、逆明暗サイクルを維持することが重要である。これはテスト被験者は、それらの活性（ウェイク）サイクルの間に訓練されることを保証します。第二に、試験対象がゆっくりトレッドミル環境とその自発運動や認知能力を決定するために使用される機器の両方に順応させることが重要です。ここで、研究者は、推奨のタイムラインで、図1に概説された手順に従ってください。最後に、電気フットショック装置は、この強制運動療法のいずれのフェーズで使用しないでください。プロトコルで強調されているようにその代わりに、プレキシガラスのバックストップは、トレッドミル運動セッション中に運動を継続して対象者を奨励するために利用することができる。この時点で、記載運動レジメンは、運動療法の頻度および持続時間は、調査者のパラダイムに従って変化させることができることを期待して、任意の実験室のための出発点を考慮すべきである。この強制運動療法の寿命の限界は確かに実現されるには至っていない、が、1つは怪我がなければ、準拠したラットは、数ヶ月に運動療法の遵守を維持することができるはずと仮定することができる。しかし、被験者が所定の時間枠内でトレッドミル運動を実行することができる速度（このレジメンでは30分）を調整する必要があり、最大速度をm 15を超えていない/上記の研究minのことに留意すべきである。最高のコンプライアンスは11メートル/分を超えない速度で実現される可能性が高い。実際、本発明者らは、トランスにある場合後期中年と高齢化への課題の調査結果は、私たちは最も代表的な動物プロトコルはむしろ速度よりも、長寿やコンプライアンスに焦点を当て一つで期待するかもしれない。
要約すると、この強制運動プロトコルは、特に神経変性疾患や老化に焦点を当てたものを実質的に任意の研究室で使用することができるものである。本報告書で使用した被験者は、試験開始時に生後全て18ヶ月であった。さらに、被験者において実質的に100％の適合性を得るために必要不可欠なステップも議論されている。明らかに100％準拠を取得すると、一つは、所望のパワーで与えられた仮説を検証するために必要な被験者の数を使用する必要があります主な理由、研究者に大きな利点である。また、このレジメンにおいて100％のコンプライアンスを達成することは、電気フットショックの雇用を必要としません。実際、電気フットショックの排除はinterprするためには不可欠であるら、特にドーパミン、カテコールアミン依存行動測定に対する運動の影響は、カテコールアミン生合成17-18時footshookのようなストレッサーの長く知られ影響を与え。
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Acknowledgments
この作品のための資金は（AG040261）の国立老化研究所からMFサルバトーレに授与研究助成金によって部分的に提供されていました。著者はまた、トレッドミルのためのバックストップの建設と彼の支援のための発表の仕事とマッケンジーオーチャードに関連した行動実験と彼女の援助のため、ビクトリアフィールズを承認したいと思います。
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
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