JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neurociência

تقييم التغيرات في اللدونة المشبكية باستخدام نموذج إصابة الرأس المغلقة مستيقظا لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة

Published: January 20, 2023
doi:
10.3791/64592
, , , , , , , ,
1Division of Medical Sciences,University of Victoria, 2Island Medical Program,University of British Columbia

Summary

هنا ، يتم توضيح كيف يمكن استخدام نموذج إصابة الرأس المغلقة مستيقظا لفحص آثار إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة المتكررة (r-mTBI) على اللدونة المشبكية في الحصين. يكرر النموذج السمات المهمة ل r-mTBI في المرضى ويستخدم جنبا إلى جنب مع الفيزيولوجيا الكهربية في المختبر .

Abstract

تعد إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة (mTBIs) مشكلة صحية سائدة في أمريكا الشمالية. هناك ضغط متزايد لاستخدام نماذج صالحة بيئيا من mTBI مغلق الرأس في الإعداد قبل السريري لزيادة قابلية الترجمة إلى السكان السريريين. يستخدم نموذج الإصابة المغلقة مستيقظا (ACHI) مصطدم قشري معدل يتم التحكم فيه لإحداث إصابة مغلقة الرأس ، مما يؤدي إلى عجز سلوكي ذي صلة سريريا دون الحاجة إلى حج القحف أو استخدام مخدر.

لا تؤدي هذه التقنية عادة إلى الوفيات أو كسور الجمجمة أو نزيف الدماغ ، وهي أكثر اتساقا مع كونها إصابة خفيفة. في الواقع ، فإن الطبيعة المعتدلة لإجراء ACHI تجعله مثاليا للدراسات التي تبحث في mTBI المتكرر (r-mTBI). تشير الأدلة المتزايدة إلى أن r-mTBI يمكن أن يؤدي إلى إصابة تراكمية تنتج أعراضا سلوكية وتغيرات عصبية مرضية وتنكس عصبي. r-mTBI شائع في الشباب الذين يمارسون الرياضة ، وتحدث هذه الإصابات خلال فترة إعادة التنظيم المشبكي القوي والميالين ، مما يجعل السكان الأصغر سنا معرضين بشكل خاص للتأثيرات طويلة المدى ل r-mTBI.

علاوة على ذلك ، يحدث r-mTBI في حالات عنف الشريك الحميم ، وهي حالة لا يوجد لها سوى عدد قليل من تدابير الفحص الموضوعية. في هذه التجارب ، تم تقييم الوظيفة المشبكية في الحصين في الفئران اليافعة التي عانت من r-mTBI باستخدام نموذج ACHI. بعد الإصابات ، تم استخدام قطاعة الأنسجة لصنع شرائح الحصين لتقييم اللدونة المشبكية ثنائية الاتجاه في الحصين إما في 1 أو 7 أيام بعد r-mTBI. بشكل عام ، يوفر نموذج ACHI للباحثين نموذجا صالحا بيئيا لدراسة التغيرات في اللدونة المشبكية بعد mTBI و r-mTBI.

Introduction

تعد إصابات الدماغ الرضحية (TBI) مشكلة صحية كبيرة ، مع ~ 2 مليون حالة في كندا والولايات المتحدة كل عام 1,2. يؤثر TBI على جميع الفئات العمرية والأجناس وله معدل حدوث أكبر من أي مرض آخر ، بما في ذلك سرطان الثدي والإيدز ومرض باركنسون والتصلب المتعدد3. على الرغم من انتشار إصابات الدماغ الرضية ، إلا أن الفيزيولوجيا المرضية لا تزال غير مفهومة بشكل جيد ، وخيارات العلاج محدودة. ويرجع ذلك جزئيا إلى أن 85٪ من جميع إصابات الدماغ الرضية تصنف على أنها خفيفة (mTBI) ، وكان يعتقد سابقا أن mTBI لا ينتج سوى تغييرات سلوكية محدودة وعابرة مع عدم وجود عواقب نفسية عصبية طويلة المدى 4,5. من المسلم به الآن أن التعافي من mTBI يمكن أن يستغرق أسابيع إلى سنوات 5,6 ، مما يؤدي إلى حالات عصبية أكثر خطورة4 ، وأنه حتى التأثيرات “شبه الارتجاجية” المتكررة تؤثر على الدماغ7. هذا أمر ينذر بالخطر لأن الرياضيين في رياضات مثل الهوكي / كرة القدم لديهم >10 تأثيرات ارتجاج تحت الرأس لكل لعبة / جلسة تدريب7،8،9،10.

المراهقون لديهم أعلى معدل للإصابة ب mTBI ، وفي كندا ، سيسعى واحد من كل 10 مراهقين تقريبا للحصول على رعاية طبية لارتجاج مرتبط بالرياضة سنويا11,12. في الواقع ، يمكن أن يتسبب أي تأثير شبه ارتجاجي للرأس أو mTBI في تلف منتشر للدماغ ، وهذا يمكن أن يخلق أيضا حالة أكثر عرضة للإصابات اللاحقة و / أو الحالات العصبية الأكثر خطورة13،14،15،16،17. في كندا ، من المعترف به قانونا من خلال قانون روان أن الإصابة السابقة يمكن أن تزيد من تعرض الدماغ لمزيد من الإصابة18 ، لكن الفهم الميكانيكي ل r-mTBI لا يزال غير كاف على الإطلاق. ومع ذلك ، فمن الواضح أن الفرد و r-mTBI يمكن أن يؤثرا على القدرة على التعلم خلال سنوات الدراسة 19,20 ، ولها نتائج خاصة بالجنس 21,22,23,2 4 ، وتضعف القدرة المعرفية في وقت لاحق من الحياة16,25,26. في الواقع ، تربط تحليلات الأتراب بقوة r-mTBI في وقت مبكر من الحياة بالخرف في وقت لاحق في27,28. من المحتمل أيضا أن يرتبط r-mTBI بالاعتلال الدماغي الرضحي المزمن (CTE) ، والذي يتميز بتراكم بروتين تاو المفرط الفسفرة والضمور القشري التدريجي ويترسب به التهاب كبير27،29،30،31. على الرغم من أن الروابط بين r-mTBI و CTE مثيرة للجدل حاليا32 ، فإن هذا النموذج سيسمح باستكشافها بمزيد من التفصيل في بيئة ما قبل السريرية.

غالبا ما يوصف mTBI بأنه “إصابة غير مرئية” ، حيث يحدث داخل جمجمة مغلقة ويصعب اكتشافه حتى مع تقنيات التصوير الحديثة33,34. يجب أن يلتزم النموذج التجريبي الدقيق ل mTBI بمبدأين. أولا ، يجب أن يلخص القوى الميكانيكية الحيوية التي لوحظت عادة في السكان السريريين35. ثانيا ، يجب أن يحفز النموذج نتائج سلوكية غير متجانسة ، وهو أمر منتشر أيضا بشكل كبير في السكان السريريين36،37،38. في الوقت الحالي ، تميل غالبية النماذج قبل السريرية إلى أن تكون أكثر حدة ، بما في ذلك حج القحف ، وتقييد الرأس التجسيمي ، والتخدير ، والتأثيرات القشرية الخاضعة للرقابة (CCI) التي تنتج أضرارا هيكلية كبيرة وعجزا سلوكيا أكثر شمولا مما لوحظ عادةسريريا 33. مصدر قلق آخر مع العديد من النماذج قبل السريرية للارتجاج التي تنطوي على حج القحف هو أن هذا الإجراء نفسه يخلق التهابا في الدماغ ، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تفاقم أعراض mTBI وعلم الأمراض العصبية من أي إصابة لاحقة39,40. يقدم التخدير أيضا العديد من الارتباك المعقد ، بما في ذلك تقليل الالتهاب41،42،43 ، وتعديل وظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة 44 ، وإطلاق الغلوتامات 45 ، ودخول الكالسيوم2+ من خلال مستقبلات NMDA 46 ، والضغط داخل الجمجمة ، والتمثيل الغذائي الدماغي 47. يقدم التخدير أيضا الخلط عن طريق زيادة نفاذية حاجز الدم في الدماغ (BBB) ، وفرط فسفرة تاو ، ومستويات الكورتيكوستيرويد ، مع تقليل الوظيفة الإدراكية48،49،50،51. بالإضافة إلى ذلك ، تمثل الإصابات المنتشرة والمغلقة الرأس الغالبية العظمى من إصابات الدماغ الرضيةالسريرية 52. كما أنها تسمح للمرء بدراسة العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على النتائج السلوكية بشكل أفضل ، بما في ذلك الجنس21 ، والعمر 53 ، والفاصل الزمني بين الإصابات15 ، والشدة54 ، وعدد الإصابات23.

اتجاه القوى المتسارعة / البطيئة (الرأسية أو الأفقية) هو أيضا اعتبار مهم للنتائج السلوكية والجزيئية. قارنت الأبحاث التي أجراها Mychasiuk وزملاؤه بين نموذجين من mTBI المنتشر مغلق الرأس: انخفاض الوزن (القوى الرأسية) والتأثير الجانبي (القوى الأفقية)55. كشفت كل من التحليلات السلوكية والجزيئية عن نتائج غير متجانسة تعتمد على النموذج والجنس بعد mTBI. وبالتالي ، فإن النماذج الحيوانية التي تساعد على تجنب العمليات الجراحية ، مع دمج القوى الخطية والدورانية ، هي أكثر تمثيلا للظروف الفسيولوجية التي تحدث فيها هذه الإصابات عادة33,56. تم إنشاء نموذج ACHI استجابة لهذه الحاجة ، مما يسمح بالحث السريع والقابل للتكرار ل mTBI في الفئران مع تجنب الإجراءات (أي التخدير) المعروفة بتحيز الاختلافات بين الجنسين57.

Protocol

تم تقديم الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية الحيوان بجامعة فيكتوريا وفقا لمعايير المجلس الكندي لرعاية الحيوان (CCAC). تم تربية جميع ذكور فئران Long-Evans في المنزل أو شراؤها (انظر جدول المواد). 1. ظروف السكن والتربية اسمح للحيوانات بالتأ…

Representative Results

يعد نموذج إصابة الرأس المغلق مستيقظا طريقة قابلة للتطبيق لإحداث r-mTBI في الفئران اليافعة. لم تظهر الفئران المعرضة ل r-mTBI مع نموذج ACHI عجزا سلوكيا علنيا. لم يظهر الأشخاص في هذه التجارب زمن انتقال إلى اليمين أو انقطاع النفس في أي وقت أثناء إجراء r-mTBI ، مما يشير إلى أن هذا كان بالفعل إجراء TBI خفيفا. …

Discussion

استخدمت معظم الأبحاث قبل السريرية نماذج من mTBI لا تلخص القوى الميكانيكية الحيوية التي شوهدت في السكان السريريين. هنا ، يظهر كيف يمكن استخدام نموذج ACHI للحث على r-mTBIs في الفئران اليافعة. يتمتع هذا النموذج المغلق الرأس من r-mTBI بمزايا كبيرة مقارنة بالإجراءات الأكثر توغلا. أولا ، لا يسبب ACHI عادة ك?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نشكر جميع أعضاء مختبر كريستي في جامعة فيكتوريا ، في الماضي والحاضر ، على مساهماتهم في تطوير هذا البروتوكول. تم دعم هذا المشروع بتمويل من المعاهد الكندية للبحوث الصحية (CIHR: FRN 175042) و NSERC (RGPIN-06104-2019). تم إنشاء رسم الجمجمة الشكل 1 باستخدام BioRender.

Materials

3D-printed helment  Designed and constructed by Christie laboratory (See Specifications in Christie et al. (2019), Current Protocols in Neuroscience) 
Agarose  Fisher Scientific (BioReagents) BP160500
Anesthesia chamber Home Made N/A Plexiglass Container
Automatic Heater Controller Warner Electric TC-324B
Axon Digidata Molecular Devices 1440A Low-noise Data Acquisition System
Balance beam  Can be constructed or purchased (100 cm long x 2 cm wide x 0.75 cm thick)
Calcium Chloride Bio Basic Canada Inc.  CD0050 For aCSF
Camera Dage MTI NC-70
Carbogen tank Praxair MM OXCD5C-K Carbon Dioxide 5%, Oxygen 95%
Clampex Software Molecular Devices Clampex 10.5 Version
Compresstome Vibrating Microtome Precisionary VF 310-0Z
Concentric Bipolar Electrode FHC Inc. CBAPC75
Dextrose (D-Glucose) Fisher Scientific (Chemical) D16-3 aCSF
Digital Stimulus Isolation Amplifier   Getting Instruments, Inc.  Model 4D
Disodium Phosphate Fisher Scientific (Chemical) S373-500 PBS
Dissection Tools
Feather Double Edge Blade Electron Microscopy Sciences 72002-10
Filter Paper Whatman 1 1001-055
Flaming/Brown Micropipette Puller Sutter Instrument P-1000
Hair Claw Clip Can be obtained from any department store
Home and Recovery Cages Normal rat cages from animal care unit.
Hum Bug Noise Eliminator Quest Scientific  726300
Isoflurane USP Fresenius Kabi CP0406V2
Isotemp 215 Digital Water Bath Fisher Scientific  15-462-15
Leica Impact One CCI unit Leica Biosystems Tip is modified to hold 7mm rubber impact tip
Long-Evans rats, male Charles River Laboratories (St. Constant, PQ)
Low-Density Foam Pad 3" polyurethane foam sheet 
Magnesium Chloride Fisher Scientific (Chemical) M33-500 aCSF
Male Long Evans Rats Charles River Laboratories Animals ordered from Charles River Laboratories, or pups bred at the University of Victoria
MultiClamp 700B Amplifier Molecular Devices Model 700B
pH Test Strips VWR Chemicals BDH BDH83931.601
Potassium Chloride Fisher Scientific (Chemical) P217-500 aCSF, PBS
Potassium Phosphate Sigma P9791-500G PBS
Push Button Controller Siskiyou Corporation  MC1000e Four-axis Closed Loop Controller Push-Button
Sample Discs ELITechGroup SS-033 For use with Vapor Pressure Osmometer
Small towel
Sodium Bicarbonate Fisher Scientific (Chemical) S233-500 aCSF
Sodium Chloride Fisher Scientific (Chemical) S271-3 For aCSF, PBS
Sodium Phosphate Fisher Scientific (Chemical) S369-500 aCSF
Soft Plastic Restraint Cones Braintree Scientific model DC-200
Stopwatch Many lab members use their iPhone for this
Table or large cart with raised edges  For NAP and ACHI
Thin Wall Borosilicate Glass (with Filament) Sutter Instrument BF150-110-10 Outside diameter: 1.5 mm; Inside diameter: 1.10 mm; Length: 10 cm
Upright Microscope Olympus Olympus BX5OWI 5x MPlan 0.10 NA Objective lens
Vapor Pressure Osmometer Vapro Model 5600 aCSF should be 300-310 mOSM
Vetbond Tissue Adhesive 3M 1469SB
Vibraplane Vibration Isolation Table Kinetic Systems 9101-01-45
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Fu, T. S., Jing, R., McFaull, S. R., Cusimano, M. D. Health & economic burden of traumatic brain injury in the emergency department. Canadian Journal of Neurological Sciences. 43 (2), 238-247 (2016).
  2. Chen, C., Peng, J., Sribnick, E., Zhu, M., Xiang, H. Trend of age-adjusted rates of pediatric traumatic brain injury in US emergency departments from 2006 to 2013. International journal of environmental research and public health. 15 (6), 1171 (2018).
  3. Prins, M., Greco, T., Alexander, D., Giza, C. C. The pathophysiology of traumatic brain injury at a glance. Disease Models & Mechanisms. 6 (6), 1307-1315 (2013).
  4. Mayer, A. R., Quinn, D. K., Master, C. L. The spectrum of mild traumatic brain injury: a review. Neurology. 89 (6), 623-632 (2017).
  5. Kara, S., et al. Less than half of patients recover within 2 weeks of injury after a sports-related mild traumatic brain injury: a 2-year prospective study. Clinical Journal of Sport Medicine. 30 (2), 96-101 (2020).
  6. Chung, A. W., Mannix, R., Feldman, H. A., Grant, P. E., Im, K. Longitudinal structural connectomic and rich-club analysis in adolescent mTBI reveals persistent, distributed brain alterations acutely through to one year post-injury. arXiv. , (2019).
  7. Crisco, J. J., et al. Frequency and location of head impact exposures in individual collegiate football players. Journal of Athletic Training. 45 (6), 549-559 (2010).
  8. Wilcox, B. J., et al. Head impact exposure in male and female collegiate ice hockey players. Journal of Biomechanics. 47 (1), 109-114 (2014).
  9. Daniel, R. W., Rowson, S., Duma, S. M. Head impact exposure in youth football. Annals of Biomedical Engineering. 40 (4), 976-981 (2012).
  10. Snowden, T., et al. Heading in the right direction: a critical review of studies examining the effects of heading in soccer players. Journal of Neurotrauma. 38 (2), 169-188 (2021).
  11. Zemek, R. L., et al. Annual and seasonal trends in ambulatory visits for pediatric concussion in Ontario between 2003 and 2013. The Journal of Pediatrics. 181, 222-228 (2017).
  12. Zhang, A. L., Sing, D. C., Rugg, C. M., Feeley, B. T., Senter, C. The rise of concussions in the adolescent population. Orthopaedic Journal of Sports Medicine. 4 (8), (2016).
  13. Broglio, S. P., Eckner, J. T., Paulson, H. L., Kutcher, J. S. Cognitive decline and aging: the role of concussive and subconcussive impacts. Exercise and Sport Sciences Reviews. 40 (3), 138 (2012).
  14. Greco, T., Ferguson, L., Giza, C., Prins, M. Mechanisms underlying vulnerabilities after repeat mild traumatic brain injuries. Experimental Neurology. 317, 206-213 (2019).
  15. Longhi, L., et al. Temporal window of vulnerability to repetitive experimental concussive brain injury. Neurosurgery. 56 (2), 364-374 (2005).
  16. Snowden, T. M., Hinde, A. K., Reid, H. M., Christie, B. R. Does mild traumatic brain injury increase the risk for dementia? A systematic review and meta-analysis. Journal of Alzheimer’s Disease. 78 (2), 757-775 (2020).
  17. Guskiewicz, K. M., et al. Association between recurrent concussion and late-life cognitive impairment in retired professional football players. Neurosurgery. 57 (4), 719-726 (2005).
  18. McCradden, M. D., Cusimano, M. D. Staying true to Rowan’s Law: how changing sport culture can realize the goal of the legislation. Canadian Journal of Public Health. 110 (2), 165-168 (2019).
  19. Carson, J. D., et al. Premature return to play and return to learn after a sport-related concussion: physician’s chart review. Canadian Family Physician. 60 (6), 310-315 (2014).
  20. McClincy, M. P., Lovell, M. R., Pardini, J., Collins, M. W., Spore, M. K. Recovery from sports concussion in high school and collegiate athletes. Brain Injury. 20 (1), 33-39 (2006).
  21. Covassin, T., Savage, J. L., Bretzin, A. C., Fox, M. E. Sex differences in sport-related concussion long-term outcomes. International Journal of Psychophysiology. 132, 9-13 (2018).
  22. Frommer, L., et al. Sex differences in concussion symptoms of high school athletes. Journal of Athletic Training. 46 (1), 76-84 (2011).
  23. Wright, D., O’Brien, T., Shultz, S. R., Mychasiuk, R. Sex matters: Repetitive mild traumatic brain injury in adolescent rats. Annals of Clinical and Translational Neurology. 4 (9), 640-654 (2017).
  24. Stone, S., Lee, B., Garrison, J. C., Blueitt, D., Creed, K. Sex differences in time to return-to-play progression after sport-related concussion. Sports Health. 9 (1), 41-44 (2017).
  25. Cunningham, J., Broglio, S. P., O’Grady, M., Wilson, F. History of sport-related concussion and long-term clinical cognitive health outcomes in retired athletes: a systematic review. Journal of Athletic Training. 55 (2), 132-158 (2020).
  26. Montenigro, P. H., et al. Cumulative head impact exposure predicts later-life depression, apathy, executive dysfunction, and cognitive impairment in former high school and college football players. Journal of Neurotrauma. 34 (2), 328-340 (2017).
  27. Lee, E. B., et al. Chronic traumatic encephalopathy is a common co-morbidity, but less frequent primary dementia in former soccer and rugby players. Acta Neuropathologica. 138 (3), 389-399 (2019).
  28. Di Virgilio, T. G., et al. Evidence for acute electrophysiological and cognitive changes following routine soccer heading. EBioMedicine. 13, 66-71 (2016).
  29. Cherry, J. D., et al. Microglial neuroinflammation contributes to tau accumulation in chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathologica Communications. 4 (1), 1-9 (2016).
  30. Smith, D. H., Johnson, V. E., Stewart, W. Chronic neuropathologies of single and repetitive TBI: substrates of dementia. Nature Reviews Neurology. 9 (4), 211 (2013).
  31. Coughlin, J. M., et al. Neuroinflammation and brain atrophy in former NFL players: an in vivo multimodal imaging pilot study. Neurobiology of Disease. 74, 58-65 (2015).
  32. Wu, L., et al. Repetitive mild closed head injury in adolescent mice is associated with impaired proteostasis, neuroinflammation, and tauopathy. Journal of Neuroscience. 42 (12), 2418-2432 (2022).
  33. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: translational challenges and strategies. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 76, 396-414 (2017).
  34. Sharp, D. J., Jenkins, P. O. Concussion is confusing us all. Practical Neurology. 15 (3), 172-186 (2015).
  35. Chen, Y., Huang, W., Constantini, S. The differences between blast-induced and sports-related brain injuries. Frontiers in Neurology. 4, 119 (2013).
  36. Collins, M. W., Kontos, A. P., Reynolds, E., Murawski, C. D., Fu, F. H. A comprehensive, targeted approach to the clinical care of athletes following sport-related concussion. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 22 (2), 235-246 (2014).
  37. Hiploylee, C., et al. Longitudinal study of postconcussion syndrome: not everyone recovers. Journal of Neurotrauma. 34 (8), 1511-1523 (2017).
  38. Rabinowitz, A. R., Fisher, A. J. Person-specific methods for characterizing the course and temporal dynamics of concussion symptomatology: a pilot study. Scientific Reports. 10 (1), 1-9 (2020).
  39. Shultz, S. R., et al. Tibial fracture exacerbates traumatic brain injury outcomes and neuroinflammation in a novel mouse model of multitrauma. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 35 (8), 1339-1347 (2015).
  40. McDonald, S. J., Sun, M., Agoston, D. V., Shultz, S. R. The effect of concomitant peripheral injury on traumatic brain injury pathobiology and outcome. Journal of Neuroinflammation. 13 (1), 1-14 (2016).
  41. Statler, K. D., et al. Isoflurane exerts neuroprotective actions at or near the time of severe traumatic brain injury. Brain Research. 1076 (1), 216-224 (2006).
  42. Rowe, R. K., et al. Using anesthetics and analgesics in experimental traumatic brain injury. Lab Animal. 42 (8), 286-291 (2013).
  43. Luh, C., et al. Influence of a brief episode of anesthesia during the induction of experimental brain trauma on secondary brain damage and inflammation. PLoS One. 6 (5), 19948 (2011).
  44. Madry, C., et al. Microglial ramification, surveillance, and interleukin-1β release are regulated by the two-pore domain K+ channel THIK-1. Neuron. 97 (2), 299-312 (2018).
  45. Patel, P. M., Drummond, J. C., Cole, D. J., Goskowicz, R. L. Isoflurane reduces ischemia-induced glutamate release in rats subjected to forebrain ischemia. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 82 (4), 996-1003 (1995).
  46. Gray, J. J., Bickler, P. E., Fahlman, C. S., Zhan, X., Schuyler, J. A. Isoflurane neuroprotection in hypoxic hippocampal slice cultures involves increases in intracellular Ca2+ and mitogen-activated protein kinases. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 102 (3), 606-615 (2005).
  47. Flower, O., Hellings, S. Sedation in traumatic brain injury. Emergency Medicine International. 2012, 637171 (2012).
  48. Wagner, M., Ryu, Y. K., Smith, S. C., Mintz, C. D. Effects of anesthetics on brain circuit formation. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 26 (4), 358 (2014).
  49. Leikas, J. V., et al. Brief isoflurane anesthesia regulates striatal AKT-GSK3β signaling and ameliorates motor deficits in a rat model of early-stage Parkinson′ s disease. Journal of Neurochemistry. 142 (3), 456-463 (2017).
  50. Turek, Z., Sykora, R., Matejovic, M., Cerny, V. Anesthesia and the microcirculation. in Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. , 249-258 (2009).
  51. Yang, S., et al. Anesthesia and surgery impair blood-brain barrier and cognitive function in mice. Frontiers in Immunology. 8, 902 (2017).
  52. Bodnar, C. N., Roberts, K. N., Higgins, E. K., Bachstetter, A. D. A systematic review of closed head injury models of mild traumatic brain injury in mice and rats. Journal of Neurotrauma. 36 (11), 1683-1706 (2019).
  53. Mannix, R., et al. Adolescent mice demonstrate a distinct pattern of injury after repetitive mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 34 (2), 495-504 (2017).
  54. Viano, D. C., Hamberger, A., Bolouri, H., Säljö, A. Evaluation of three animal models for concussion and serious brain injury. Annals of Biomedical Engineering. 40 (1), 213-226 (2012).
  55. Mychasiuk, R., Hehar, H., Candy, S., Ma, I., Esser, M. J. The direction of the acceleration and rotational forces associated with mild traumatic brain injury in rodents effect behavioural and molecular outcomes. Journal of Neuroscience Methods. 257, 168-178 (2016).
  56. Christie, B. R., et al. A rapid neurological assessment protocol for repeated mild traumatic brain injury in awake rats. Current Protocols in Neuroscience. 89 (1), 80 (2019).
  57. Buchanan, F. F., Myles, P. S., Leslie, K., Forbes, A., Cicuttini, F. Gender and recovery after general anesthesia combined with neuromuscular blocking drugs. Anesthesia & Analgesia. 102 (1), 291-297 (2006).
  58. Zhang, L., Gurao, M., Yang, K. H., King, A. I. Material characterization and computer model simulation of low density polyurethane foam used in a rodent traumatic brain injury model. Journal of Neuroscience Methods. 198 (1), 93-98 (2011).
  59. Kikinis, Z., et al. Diffusion imaging of mild traumatic brain injury in the impact accelerated rodent model: A pilot study. Brain Injury. 31 (10), 1376-1381 (2017).
  60. Talty, C. -. E., Norris, C., VandeVord, P. Defining experimental variability in actuator-driven closed head impact in rats. Annals of Biomedical Engineering. 50 (10), 1187-1202 (2022).
  61. Meconi, A., et al. Repeated mild traumatic brain injury can cause acute neurologic impairment without overt structural damage in juvenile rats. Plos One. 13 (5), (2018).
  62. Zilles, K. . The Cortex of the Rat: a Stereotaxic Atlas. , (2012).
  63. Fontaine, C. J., et al. Impaired bidirectional synaptic plasticity in juvenile offspring following prenatal ethanol exposure. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 43 (10), 2153-2166 (2019).
  64. Fontaine, C. J., et al. Endocannabinoid receptors contribute significantly to multiple forms of long-term depression in the rat dentate gyrus. Learning & Memory. 27 (9), 380-389 (2020).
  65. Grafe, E. L., Wade, M. M., Hodson, C. E., Thomas, J. D., Christie, B. R. Postnatal choline supplementation rescues deficits in synaptic plasticity following prenatal ethanol exposure. Nutrients. 14 (10), 2004 (2022).
  66. Peñasco, S., et al. Intermittent ethanol exposure during adolescence impairs cannabinoid type 1 receptor-dependent long-term depression and recognition memory in adult mice. Neuropsychopharmacology. 45 (2), 309-318 (2020).
  67. Cole, J. T., et al. Craniotomy: true sham for traumatic brain injury, or a sham of a sham. Journal of Neurotrauma. 28 (3), 359-369 (2011).
  68. Long, R. P., et al. Repeated isoflurane exposures impair long-term potentiation and increase basal GABAergic activity in the basolateral amygdala. Neural Plasticity. 2016, (2016).
  69. Meehan, W. P., Mannix, R. C., O’Brien, M. J., Collins, M. W. The prevalence of undiagnosed concussions in athletes. Clinical Journal of Sport Medicine. 23 (5), 339 (2013).
  70. Moore, R. D., Lepine, J., Ellemberg, D. The independent influence of concussive and sub-concussive impacts on soccer players’ neurophysiological and neuropsychological function. International Journal of Psychophysiology. 112, 22-30 (2017).
  71. Peltonen, K., et al. On-field signs of concussion predict deficits in cognitive functioning: Loss of consciousness, amnesia, and vacant look. Translational Sports Medicine. 3 (6), 565-573 (2020).
  72. Kontos, A. P., Sufrinko, A., Sandel, N., Emami, K., Collins, M. W. Sport-related concussion clinical profiles: clinical characteristics, targeted treatments, and preliminary evidence. Current Sports Medicine Reports. 18 (3), 82-92 (2019).
  73. Eisenberg, M. A., Meehan, W. P., Mannix, R. Duration and course of post-concussive symptoms. Pediatrics. 133 (6), 999-1006 (2014).
  74. Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 31 (8), 749-757 (2014).
  75. Malkesman, O., Tucker, L. B., Ozl, J., McCabe, J. T. Traumatic brain injury-modeling neuropsychiatric symptoms in rodents. Frontiers in Neurology. 4, 157 (2013).
  76. Shultz, S. R., MacFabe, D. F., Foley, K. A., Taylor, R., Cain, D. P. A single mild fluid percussion injury induces short-term behavioral and neuropathological changes in the Long-Evans rat: Support for an animal model of concussion. Behavioural Brain Research. 224 (2), 326-335 (2011).
  77. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  78. van Driel, K. S., Talling, J. C. Familiarity increases consistency in animal tests. Behavioural Brain Research. 159 (2), 243-245 (2005).
  79. Mouzon, B. C., et al. Chronic neuropathological and neurobehavioral changes in a repetitive mild traumatic brain injury model. Annals of Neurology. 75 (2), 241-254 (2014).
  80. Mannix, R., et al. Clinical correlates in an experimental model of repetitive mild brain injury. Annals of Neurology. 74 (1), 65-75 (2013).
  81. Bekhbat, M., et al. Chronic adolescent stress sex-specifically alters central and peripheral neuro-immune reactivity in rats. Brain, Behavior, and Immunity. 76, 248-257 (2019).
  82. Pyter, L. M., Kelly, S. D., Harrell, C. S., Neigh, G. N. Sex differences in the effects of adolescent stress on adult brain inflammatory markers in rats. Brain, Behavior, and Immunity. 30, 88-94 (2013).
  83. MacDougall, M. J., Howland, J. G. Acute stress, but not corticosterone, disrupts short-and long-term synaptic plasticity in rat dorsal subiculum via glucocorticoid receptor activation. Cerebral Cortex. 23 (11), 2611-2619 (2013).
  84. Ting, J. T., Daigle, T. L., Chen, Q., Feng, G. Acute brain slice methods for adult and aging animals: application of targeted patch clamp analysis and optogenetics. Patch-Clamp Methods and Protocols. , 221-242 (2014).
  85. Ting, J. T., Feng, G. Development of transgenic animals for optogenetic manipulation of mammalian nervous system function: progress and prospects for behavioral neuroscience. Behavioural Brain Research. 255, 3-18 (2013).
  86. Tanaka, Y., Tanaka, Y., Furuta, T., Yanagawa, Y., Kaneko, T. The effects of cutting solutions on the viability of GABAergic interneurons in cerebral cortical slices of adult mice. Journal of Neuroscience Methods. 171 (1), 118-125 (2008).
  87. Trivino-Paredes, J. S., Nahirney, P. C., Pinar, C., Grandes, P., Christie, B. R. Acute slice preparation for electrophysiology increases spine numbers equivalently in the male and female juvenile hippocampus: a DiI labeling study. Journal of Neurophysiology. 122 (3), 958-969 (2019).
  88. Bowden, J. B., Abraham, W. C., Harris, K. M. Differential effects of strain, circadian cycle, and stimulation pattern on LTP and concurrent LTD in the dentate gyrus of freely moving rats. Hippocampus. 22 (6), 1363-1370 (2012).
  89. Segev, A., Garcia-Oscos, F., Kourrich, S. Whole-cell patch-clamp recordings in brain slices. Journal of Visualized Experiments. (112), e54024 (2016).
  90. Pham, L., et al. Mild closed-head injury in conscious rats causes transient neurobehavioral and glial disturbances: a novel experimental model of concussion. Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2260-2271 (2019).

Tags

Keywords: Synaptic PlasticityAwake Closed-head Injury ModelMild Traumatic Brain Injury (mTBI)Transverse Hippocampal SlicesNeurological Assessment Protocol (NAP)Electrophysiological RecordingsBrain DissectionSlice Preparation
check_url/pt/64592?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Christie, B. R., Gross, A., Willoughby, A., Grafe, E., Brand, J., Bosdachin, E., Reid, H. M. O., Acosta, C., Eyolfson, E. Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (191), e64592, doi:10.3791/64592 (2023).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image