मोटर और hippocampal निर्भर स्थानिक सीखने और स्ट्रोक के साथ अल्जाइमर रोग के एक ट्रांसजेनिक चूहे मॉडल में संदर्भ स्मृति आकलन
Summary
सह रुग्ण एक उपन्यास मॉडल में अल्जाइमर रोग (ई) और स्ट्रोक हालत की जांच करने के लिए, तीन व्यवहार कार्यों में वर्णित है कि मोटर नियंत्रण और संज्ञानात्मक व्यवहार दोनों का आकलन कर रहे हैं। इन कार्यों किरण चलना कार्य, सिलेंडर कार्य और मॉरिस पानी भूलभुलैया शामिल हैं।
Abstract
अल्जाइमर रोग (ई) एक दुर्बल करने वाली बीमारी है जो neurodegenerative neurodegeneration और स्मृति हानि में परिणाम है। जबकि उम्र के विज्ञापन के लिए एक बड़ा जोखिम कारक है, स्ट्रोक भी एक जोखिम कारक है और एक exacerbating कारक के रूप में फंसाया गया है। बदतर हुई स्ट्रोक से संबंधित मोटर नियंत्रण और विज्ञापन से संबंधित संज्ञानात्मक घाटे में स्ट्रोक और विज्ञापन परिणामों की सह-रुग्णता जब अकेले हर हालत की तुलना में। amyloid अग्रदूत साबित प्रोटीन (एक महत्वपूर्ण प्रोटीन ई के विकास में शामिल) अपने डीएनए में शामिल की एक उत्परिवर्तित फार्म के साथ स्ट्रोक और विज्ञापन, विज्ञापन के एक उपन्यास ट्रांसजेनिक चूहे मॉडल के संयुक्त हालत मॉडल करने के लिए, एक छोटे से एकतरफा striatal स्ट्रोक दिया जाता है।
दोनों स्ट्रोक और ई के संयोजन के साथ एक मॉडल के लिए, व्यवहार परीक्षण है कि स्ट्रोक से संबंधित मोटर नियंत्रण, हरकत और विज्ञापन से संबंधित संज्ञानात्मक समारोह का आकलन लागू किया जाना चाहिए। सिलेंडर काम के लिए एक लागत प्रभावी, बहुउद्देशीय तंत्र है कि सहज forelimb मोटर उपयोग का आकलन करना शामिल। इस कार्य में एक चूहे एक बेलनाकार तंत्र में रखा गया है, जहां चूहा अनायास रियर जाएगा और इसके आगे के हाथ के साथ सिलेंडर की दीवार से संपर्क करें। इन संपर्कों forelimb मोटर उपयोग माना जाता है और परीक्षण के बाद वीडियो विश्लेषण के दौरान मात्रा निर्धारित कर रहे हैं। एक और लागत प्रभावी मोटर कार्य कार्यान्वित किरण चलना कार्य है, जो forelimb नियंत्रण, hindlimb नियंत्रण और हरकत का आकलन है। इस काम के लिए एक लकड़ी के बीम forelimb निकल जाता है, hindlimb निकल जाता है और गिर जाता है के विश्लेषण के माध्यम से अंग मोटर नियंत्रण के आकलन के लिए अनुमति भर में एक चूहा घूमना शामिल है। सीखने और स्मृति का आकलन इस व्यवहार प्रतिमान के लिए मॉरिस पानी भूलभुलैया के साथ पूरा हो गया है। प्रोटोकॉल स्थानिक सीखने, जिससे चूहे एक स्थिर छिपा मंच रेखांकित के साथ शुरू होता है। स्थानिक सीखने के बाद, मंच निकाल दिया जाता है और दोनों अल्पकालिक और दीर्घकालिक स्थानिक संदर्भ स्मृति मूल्यांकन किया है। इन कार्यों के सभी तीन व्यवहार मतभेद के प्रति संवेदनशील है और इस मॉडल के लिए 28 दिनों के भीतर पूरा कर रहे हैं, इस पैरा बनाdigm समय कुशल और लागत प्रभावी।
Introduction
अल्जाइमर रोग (ई) बुजुर्ग आबादी में पागलपन और एक दुर्बल neurodegenerative रोग का सबसे प्रचलित रूप है। Histopathologically, ई सजीले टुकड़े, neurofibrillary उलझनों और neuronal नुकसान के रूप में खुद को प्रस्तुत करता है। सजीले टुकड़े बीटा amyloid पेप्टाइड (Aβ) कि β-secretase और γ-secretase एंजाइमों 1,2,3 द्वारा amyloid अग्रदूत साबित प्रोटीन (एपीपी) के एक बदल प्रोटिओलिटिक दरार के माध्यम से उत्पादन किया गया है के लिए मुख्य रूप से मिलकर बनता है। दरार उत्पाद, Aβ, मस्तिष्क में जमा रोग amyloid सजीले टुकड़े बनाने और दिमाग है कि लक्षण सीखने दोष और स्मृति हानि हो सकती है पर विषाक्त प्रभाव है। एक साथ इन सभी चरणों के "amyloid झरना परिकल्पना" 3,4 के रूप में करने के लिए भेजा जाता है। हालांकि इस परिकल्पना महत्वपूर्ण है जब ई की जांच, अन्य सेलुलर परिवर्तन इन पट्टिका संरचनाओं कि मूल amyloid झरना मार्ग से strays पूर्व में होना पाया गया है। ये अन्यसेलुलर परिवर्तन, जल्दी स्मृति हानि के लिए योगदान करने के लिए दोष और अन्य संज्ञानात्मक पट्टिका गठन 3,5,6 करने से पहले ईस्वी में शामिल रोग सीखने लगा रहे हैं।
ई तेजी से प्रचलित बनने के साथ, ई के विकास के लिए जोखिम कारकों के अनुसंधान का एक अत्यंत महत्वपूर्ण ध्यान केंद्रित होते जा रहे हैं। हालांकि आयु और विज्ञापन की छिटपुट रूपों के लिए प्रमुख जोखिम कारक है, अन्य जोखिम वाले कारकों की पहचान की गई है 7.8 स्ट्रोक भी शामिल है। स्ट्रोक केवल एक जोखिम कारक नहीं है, लेकिन यह भी पहले से ही मौजूद dementias बढ़ा सकते हैं। उदाहरण के लिए, चिकित्सकीय, विज्ञापन की प्रगति रोगियों को जो पहले से अनुभव किया था 9 स्ट्रोक में बदतर होना दिखाया गया है। इसके अलावा, बढ़ एपीपी अभिव्यक्ति और Aβ संचय प्रेरित स्ट्रोक 10,11 के साथ संयुक्त Aβ विषाक्तता की प्रयोगात्मक पशु मॉडल में पाया गया है। के बाद से वहाँ स्ट्रोक और विज्ञापन के बीच इस महत्वपूर्ण बातचीत है, यह आवश्यक है कि इन दो विकृतियों आगे छानबीन की जासह रुग्ण मॉडल में एक साथ बेहतर pathophysiology और व्यवहार दोनों स्थितियों में फंसा समझने के लिए।
सह रोगी की स्थिति की जांच करने के लिए, एक उपयुक्त मॉडल, जिसमें एक स्ट्रोक Aβ के साथ बातचीत ई-तरह विकृति का उत्पादन कर सकता विकसित किया जाना था। पहली बार के लिए, एक APP21 ट्रांसजेनिक चूहे एक उत्परिवर्तित जीन मानव एपीपी अपने डीएनए में शामिल किया गया है, जो विज्ञापन के लिए एक उपयुक्त मॉडल को प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। म्यूटेशन स्वीडिश डबल missense और इंडियाना एकल missense उत्परिवर्तन है, जो दोनों ई 4,8,12 के पारिवारिक रूपों में फंसाया गया है। एक अतिरिक्त अपमान के अभाव में विशेषता Aβ सजीले टुकड़े के विकास या neurofibrillary बिना इस चूहे मॉडल उम्र 12 tangles। इसलिए, ई-तरह व्यवहार विकृति के लिए प्रेरित करने के प्रयास में, एक छोटे स्ट्रोक सही स्ट्रिएटम में छोटे subcortical स्ट्रोक अक्सर मनोभ्रंश रोगियों 9 में मौजूद नकल करने के लिए शुरू की है। APP21 ट्रांसजेनिक ra में स्ट्रोकटी सह रोगी की हालत का प्रतीक हैं और दोनों बीमारी की स्थिति में फंसा व्यवहार में बदलाव की विभिन्न प्रकार की जांच की अनुमति देता है। विशेष रूप से, वयस्क चूहे में ई-तरह पैथोलॉजी और संज्ञानात्मक घाटे के इस प्रेरण हमें ई पूर्ववर्ती जल्द से जल्द आणविक और संज्ञानात्मक परिवर्तन की जांच की अनुमति देता है।
चूंकि लक्ष्य व्यवहार में बदलाव का पहला लक्षण निर्धारित करने के लिए और के बाद से दोनों स्ट्रोक और ई, बहुत ही अलग व्यवहार विकृतियों है जब सह-रूग्णता मॉडल का अध्ययन है, व्यवहार कार्यों व्यवहार phenotypes की एक किस्म का आकलन करने की जरूरत है। अपेक्षाकृत संवेदनशील परीक्षण है कि कृंतक मॉडल है कि मानदंड और उपकरणों की एक किस्म को शामिल में मोटर और संज्ञानात्मक व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है की एक बैटरी रहे हैं। विशेष रूप से forelimb और hindlimb मोटर समारोह का विश्लेषण करने के लिए, सिलेंडर कार्य और किरण चलना कार्य मोटर घाटे का पता लगाने और इस मॉडल में हरकत पर नजर रखने के लिए लागू किया गया है। अन्य संवेदनशील विशेष के लिए ठीक आकलन करने के लिए डिज़ाइन किया गया कार्य हैrelimb मोटर कौशल (यानी सीढ़ी कार्य और एकल गोली तक पहुँचने कार्य) भोजन के अभाव 11,13,14 की आवश्यकता होती है। रोग विकृतियों 15,16,17 पर भोजन के अभाव के ज्ञात प्रभाव के किसी भी बचने के लिए, इन परीक्षणों इस अध्ययन के लिए अनुपयुक्त माना गया है। सिलेंडर काम के लिए एक उपन्यास के माहौल में पालन के दौरान चूहे के अवयवों की सहज उपयोग का आकलन और एकतरफा स्ट्रोक 10,18 के साथ चूहों में अवयवों के बीच विषमता पता लगा सकते हैं। इस कार्य को करने के लिए एक प्रमुख लाभ यह है कि इस तरह के तंत्र Porsolt मजबूर तैरना कार्य 19 के रूप में अन्य व्यवहार कार्य, के लिए उपयोग किया जा सकता है। सिलेंडर कार्य के विपरीत, किरण चलना कार्य भी 10,14 locmotion को hindlimb और forelimb मोटर नियंत्रण के विश्लेषण की अनुमति देता है, इसके अलावा में। बीम चलने एक हरकत घटक, एक संतुलन घटक और कुशल पैर नियुक्ति को भी शामिल है। इन परीक्षणों के दोनों लागत कुशल, सरल, और समय-कुशल हैं और विकास पर स्ट्रोक और विज्ञापन का प्रभाव स्पष्ट अंग कामकाज में ifferences।
एक तरफ मोटर समारोह में परिवर्तन से, ई स्मृति घाटे कि रोग प्रगति की प्रारंभिक अवस्था में पेश कर सकते हैं शामिल है। जब एक कृंतक मॉडल में ई-तरह विकृतियों को संबोधित करते हुए यह महत्वपूर्ण है कि हिप्पोकैम्पस निर्भर सीखने और स्मृति क्योंकि हिप्पोकैम्पस एक महत्वपूर्ण मस्तिष्क संरचना काफी हद तक ई 2 में प्रभावित है मूल्यांकन किया है। हिप्पोकैम्पस स्थानिक सीखने और स्मृति और अपने कार्य के लिए एक अनिवार्य मस्तिष्क क्षेत्र कृन्तकों में विभिन्न भूलभुलैया मानदंड का उपयोग कर परीक्षण किया जा सकता है। विभिन्न रोगों के कृंतक मॉडल के लिए ज्यादातर व्यापक रूप से इस्तेमाल भूलभुलैया कार्यों में से एक मॉरिस पानी भूलभुलैया 20 है। मॉरिस पानी भूलभुलैया एक स्थिर छिपा मंच का पता लगाने में चूहे की सहायता के लिए स्थानिक संकेतों का इस्तेमाल करता है और स्थानिक संदर्भ स्मृति परीक्षण जब मंच निकाल दिया जाता है। पानी की भूलभुलैया स्थापना के एक मूल्यवान लाभ यह है कि यह अत्यधिक अनुकूलनीय है प्रस्तावित अनुसंधान प्रश्न 20 पर निर्भर करता है।
तम्बू "> पहली बार के लिए, तकनीक वर्णित स्ट्रोक और विज्ञापन का एक उपन्यास सह रुग्ण चूहे मॉडल में मोटर और संज्ञानात्मक समारोह का आकलन किया कर दिया है। एक चूहे मॉडल APP21 ट्रांसजेनिक में छोटे स्ट्रोक से जुड़े। सह रुग्णता उत्प्रेरण से प्राप्त किया गया था स्ट्रिएटम में रक्त वाहिकाओं के वाहिकासंकीर्णन APP21 ट्रांसजेनिक चूहों में एक छोटे से स्ट्रोक का उत्पादन करने के लिए। यह स्ट्रोक मॉडल अच्छी तरह से 11 ईस्वी का एक वैकल्पिक मॉडल चूहे में एक सह रुग्ण शर्त के रूप में स्थापित किया गया है। एडवांसमेंट इस उपन्यास APP21 ट्रांसजेनिक चूहे मॉडल इरादा था में एक अधिक मूल्यवान translationally मॉडल का उत्पादन करने के लिए। व्यवहार कार्य एक सह रुग्ण स्ट्रोक और ई चूहे मॉडल उपयोग वर्णित हैं, वहीं इन कार्यों को आगे स्ट्रोक के अन्य मॉडलों के या अन्य मस्तिष्क संबंधी बीमारियों के मॉडल (अर्थात पार्किंसंस बीमारी)। सामान्य करने के लिए लागू किया जा सकता वर्णित कार्यप्रणाली व्यापक रूप से इन अन्य बीमारी राज्यों पर भी लागू हो जाएगा, लेकिन समय-सीमा व्यवहार और मानदंड प्रस्तावित संसाधन और अन्य विभागों के आधार पर परिवर्तन की आवश्यकता हो सकतीearch सवाल और मॉडल। अनुकूलनीय होने के अलावा, कार्य में वर्णित है, नाबालिग घाटे का प्रदर्शन करने में प्रभावी रहे हैं, जबकि यह भी लागत और समय कुशल जा रहा है।Protocol
Representative Results
Discussion
बहुत ही अलग व्यवहार विकृतियों कि दोनों मोटर और संज्ञानात्मक समारोह हर हालत की गंभीरता के आधार पर प्रभावित कर सकते हैं में स्ट्रोक और अल्जाइमर रोग के परिणाम का संयोजन। इस प्रकार, यह व्यवहार कार्यों की ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was made possible with funding from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) and the authors would like to thank CIHR for their funding support.
Materials
| Cylinder | Western University | Plexiglas Cylinder Cylinder Diameter: 23 cm Cylinder Height: 40 cm Platform Height: 30 cm Mirror Length: 35 cm Mirror Width: 26.5 cm |
This was made specifically by Western University Machine Services for our lab. Please contact your own chosen manufacturer to design this product. |
| Handheld Video Camera | JVC | GZ-E200 | |
| Video Camera Tripod | Slik | F163 | |
| AM/FM Clock Radio | Sylvania | SCR1388 | |
| White Board | Walmart | Width: 71.12 cm Height: 55.88 cm |
These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores) |
| Dry-erase Marker | Expo | Expo Dry-erase Original Marker | These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores) |
| Wooden Beam | Rona | Plywood Width: 2 cm Length: 100cm |
|
| VWR General Purpose Laboratory Tape | VWR Intl. | 89097-920 | |
| iMovie '11 | Apple Inc. | Version 9.0.9 (1795) | This is the version used in this manuscript, but any other iMovie version or video editing software could be used. |
| Morris Water Maze Pool with Platform | Stoelting Co. | 60136/60035 | These are not the exact products used in the video, but these are essentially identical. |
| Platform Cue | – | – | The platform cue used was created using a small metal stand and white spherical foam ball. These can likely be purchased at any store with home improvement materials (i.e. Walmart, Rona etc.) |
| Mainstays 71" Floor Lamp | Walmart | HW-F0377SLV | |
| ANY-Maze Behavioural Tracking Software | Stoelting Co. | 60000 | There are ANY-maze® bundles that include the camera with or without a computer and accessories. |
| Compact Video Camera | Logitech | V-U0023 | |
| Laptop | Hewlett-Packard | HP® Pavilion dv6 Notebook PC | Laptop Specifics: AMD A6-3420M APU with Radeon™ HD Graphics 1.50 GHz, 6.00 GB RAM, 64-bit operating system. |
| Americana Non-toxic Acrylic Paint | DecoArt | DAO67-9 | This can be ordered on the DecoArt site or purchased in store at DecoArt® retailers. |
| Poster Board | Walmart | PA-1961 |
References
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