허혈성 뇌졸중의 마우스 모델에서 감각 운동 피질 손상 후 보상 사지 사용과 운동 기능의 학습 행동 평가
Summary
Mouse models have become increasingly popular in studies of behavioral neuroscience. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. This protocol describes the Pasta Matrix Reaching Task, which is a skilled motor task for use in mouse models of stroke.
Abstract
마우스 모델은 행동 신경 과학의 분야에서 점점 더 인기를 끌고, 특히 실험 뇌졸중의 연구에있다. 모델 어드밴스로서, 마우스에 민감한 특정 행동 대책을 개발하는 것이 중요하다. 이 의정서는 뇌졸중의 마우스 모델에서 사용하기 위해 숙련 된 모터 작업을 설명합니다. 파스타 매트릭스는 정확한 결과의 데이터를 수집하고 보상 전략 (즉, 비 사용을 배운)와 재활 훈련에 집중을 포함하여 인간의 임상 현상을 모방하는 사지의 사용을 조작하는 실험자를 허용하는 다양하고 민감한 행동 분석으로 작업 기능을 도달. 신경 해부학 적 도구와 함께 사용하면,이 작업은 또한 뇌졸중 다음과 같은 기능 (또는 그 부족)의 행동 복구를 지원하는 메커니즘을 탐구하는 연구자를 허용합니다. 이 작업은 푸에 관한 다수의 연구 질문에 대한 교육 및 테스트 다양한 옵션을 제공하고, 간단하고 저렴한 설정하고 행동 둘 다부상 다음 nctional 결과. 작업이 뇌졸중의 마우스 모델에 적용되어 있지만, 그것은 또한 다른 상지 손상 모델에서 기능적 결과의 연구에 도움이 될 수 있습니다.
Introduction
마우스 모델로 인해 부분에서의 편리함과 경제성뿐만 아니라 다른 응용 프로그램 사이에서 생체 내 이미징에 적합한 유전자 변형 라인의 가용성에 실험 뇌졸중 연구를 위해 점점 더 인기를 끌고있다. 이 실험 모델에서 인기를 증가로 부상 다음과 같은 기능적 결과의 중요한 행동 평가의 개발에 대한 관심은 1-7 증가했다. 인간의 뇌졸중 생존자에서 사용 재활 및 보상 전략을 모두 모방 동물 훈련 프로토콜의 개발은 성공적으로 병원 8에 사용하는 실험 동물 연구에서 연구 결과를 번역 할 수있는 능력을 향상시킵니다. 작업 (재조합 단백)에 도달 파스타 매트릭스에 모터 기술 교육 이전에 감각 피질 (3) 허혈성 모욕 다음과 같은 운동 기능의 결과에 민감한 행동 평가로 설립되었습니다.
주요 관심사 중 하나뇌졸중 연구 문제의 재활 및 모욕 다음과 같은 기능의 개선 회복을 촉진 행동 전략의 개발과 이해의. 현재, 인간의 재활 전략은 불완전 복구 (8)에 발생합니다. 또한, 재활 치료는 완벽하게 영향을받는 사지 (들)의 기능을 회복 할 수있는 능력을 훼손 할 수 뇌졸중 생존자를 복구하는 동안 개발 보상 전략에 대처해야합니다. 예를 들어, 상지 기능에 영향을 미치는 일방적 인 행정 다음, 인간은 자신의 덜 영향을 사지 (9, 10)에 대한 의존도를 개발하는 경향이있다. 단기적으로 작동하는 사람의 능력을 향상시키는 동시에,이 영향을받는 사지의 비 사용 배웠다 동물 모델 11-13에서와 같이, 그것의 궁극적 인 회복 가능성을 방해 할 수 있습니다. 동물의 이러한 연구 결과는 인간의 14에 제약 유도 운동 치료의 개발과 사용을 알려 도왔다. 동물 모델은 beneficia 있습니다연구진은 보조하다 신경 생물학적 메커니즘을 탐구하고 기능의 회복을 촉진 할 수 있도록하여 재활 치료 전략을 향상시키기위한 L. 뇌졸중 후 기능의 효과적인 행동 평가 인 이외에, 재조합 단백 감각은 스트로크 (15)는 다음의 기능적 결과 개선을 촉진 할 수있는 효과적인 재활 전략으로 확립되었다. 재조합 단백에 또한 영향을받는 사지 효과적으로 모방 학습 이외의 용도에 사용할 수 있으므로 초기에도 불구하고 기능 회복을 향상시킬 수 있습니다 행동 조작에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다에 의존 덜 영향을 사지 13.
재조합 단백의 건설 이전에 3 설명 하였다. 간단히 도달 챔버는 오픈 상단과 하단으로 (20 ㎝ 높이 15cm 길이, 8.5 cm 폭) 네 플렉시 유리 벽으로 구성되어 있습니다. 식사이 챔버의 전방 벽의 바닥베이스로부터 연장되는 중심 슬릿 (13cm 높이 5 ㎜ 폭)가 있습니다도달하는 구멍 (그림 1A)로. 파스타 행렬은 블록의 깊이를 완전히 뚫고 1mm 직경의 구멍 (8.5 cm 길이 5cm, 폭 1.5 ㎝ 높이) 대형 플라스틱 블록입니다. (260) 구멍의 총 각 구멍 (그림 1B) 사이에 2mm로 도달 창에서 2mm를 시작하고 있습니다. 파스타 매트릭스는 건조, 수직 배향 파스타 조각이 노출 파스타 매의 대략 절반 매트릭스 단의 전체 깊이를 관통하도록 설계된다. 오버 헤드 플라스틱이나 카드 용지의 이동식 조각 크기로 잘라 매트릭스의 밑면에 안전하게 녹화해야합니다. 이 운송 중에 행렬에서 떨어지는에서 파스타 조각을 방지하고 깨진 파스타 조각을 쉽게 제거 할 수 있습니다.
재조합 단백 정확한 결과 데이터를 수집 및 임상 현상을 모방하는 사지의 사용을 조작하는 실험자를 허용하는 다양하고 민감한 행동 분석입니다. 행동 O를utcome 측정은 재조합 단백은 실험자보다 정확하게 경색 크기 3, 16의 전통적인 측정보다 재활 전략의 효과를 반영하는 행동 데이터를 수집 할 수 있습니다. 행동 조작으로, 재조합 단백은 실험자은 생쥐에서 상지의 사용을 제어 할 수 있습니다 재활 치료의 임상 경험 (즉, 영향을받는 사지 훈련) 또는 배운 사용하지 않은 (즉, 덜 영향을 사지 훈련)을 모방하기 위해. 신경 해부학 적 방법과 함께 사용하면 재조합 단백은 뇌졸중 후 보상 사지 사용 다음과 같은 기능이나 부적응 가소성의 행동 복구를 지원하는 메커니즘을 탐구 할 수있는 기회와 연구자를 제공합니다. 재조합 단백 더욱 외상성 뇌 손상과 같은 뇌 손상 및 상지 손상의 다른 뮤린 모델에 적용 할 수있다. 재조합 단백의 또 다른 장점은 경제성이다. 태스크에 필요한 장비가 집에서 상당히 합리적인 구성 될 수 있으며, 데이터 수집이 수행공간이나 재정 자원의 큰 금액을 요구하고, 작업이 안정적으로 데이터를 수집하는 학부 학생들을위한 아주 간단하지. 또한, 재조합 단백도 작은 행동 적자 3, 13에 민감합니다.이 프로토콜은, 운동 기능 학습을 평가 상해 다음 행동 회복을 촉진하고, 행정의 확립 된 쥐 모델에서 모방 학습 이외의 사용을 현상 할 수있는 간단하고 효과적인 방법을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
재조합 단백은 생쥐의 숙련에 도달하는 성능을 평가하는 간단한, 양적 방법을 나타냅니다. 시간이 소요하지만, 그것은 훈련 이전에 경험이없는 대학생은 몇 가지 교육 세션과 신뢰성 및 재현성 데이터를 수집 할 수 있습니다. 태스크는 허혈성 모욕 3, 13, 15 다음 마우스 운동 기능 성능에도 약간의 변화를 측정 할 수있을만큼 민감하고 있기 때문에 많은 연구가. 트레이닝 프로토콜 15, 20…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Theresa Jones, Ph.D. for her guidance and assistance in adapting the reaching task to mice. Data presented in this manuscript were supported by grants from NIH-NINDS (NS64586 to TAJ and NS076275 to ALK) and a predoctoral NRSA to KAT (F31AG034032). The NIH was not involved in any aspect of study designs or analyses presented in this manuscript nor in the composition of this manuscript.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Reaching Chamber | Reaching chambers are made in house with Plexiglas | ||
| Pasta Matrix Block | The Pasta Matrix box is made in house using a heavy plastic block | ||
| Capellini Pasta | DeCecco | DeCecco brand capellini pasta can be purchased in a grocery store or through an online retailer such as Amazon |
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