Hjerte-kar-motion og stimulerende oplevelser i et komplekst miljø har positive fordele på flere foranstaltninger af neuroplasticitet i gnavere hjernen. Denne artikel vil drøfte gennemførelsen af disse interventioner som en "superintervention", der kombinerer hjulet løb og miljømæssige kompleksitet og vil tage fat på de begrænsninger disse interventioner.
Aerob træning (fx hjul kører (WR) flittigt brugt i dyreforsøg) positivt påvirker mange foranstaltninger af neuroplastiske potentiale i hjernen, såsom satserne for voksne neurogenese, angiogenese, og udtryk for neurotrofe faktorer i gnavere. Denne intervention har også vist sig at afbøde adfærdsmæssige og neuroanatomiske aspekter af de negative virkninger af teratogener (dvs. udviklingsmæssige udsættelse for alkohol) og aldersrelateret neurodegeneration i gnavere. Komplekst miljø (EF) er blevet vist at frembringe talrige neuroplastiske fordele i subkortikale strukturer og kan kobles med hjul kører for at øge proliferation og overlevelse af nye celler i den voksne hippocampus. Kombinationen af disse to indgreb tilvejebringer en robust "superintervention" (WR-EF), som kan implementeres på en række gnavermodeller for neurologiske lidelser. Vi vil drøfte gennemførelsen af WR / EF og dets bestanddel iterventions til anvendelse som et mere kraftfuldt terapeutisk indgreb i rotter under anvendelse af dyremodel for prænatal udsættelse for alkohol i mennesker. Vi vil også diskutere, hvilke elementer af procedurerne er absolut nødvendigt for interventionerne, og hvilke der kan ændres afhængigt af eksperimentatorens spørgsmål eller faciliteter.
Opdræt i forskellige miljøer har længe været kendt for at forårsage ændringer i forskellige mål for neurologisk wellness. Mange undersøgelser ser på de gavnlige virkninger af opdræt i et komplekst miljø (EF) startende med banebrydende forskning ved Diamond og Rosenzweig (fx 1, 2) og Greenough (F.eks, 3, 4). EF har vist sig at have en ubestridelig positiv effekt på synaptiske og cellulære ændringer i hjernen 5, 6, 7. EF kan påvirke en mangfoldighed af hjerneregioner, herunder hippocampus 8, 9 og visuelle cortex 10, 11, ventrale striatum 12, 13, samtsom hjerne-dækkende neuro-funktion (revideret i 14). Særlig interesse har udviklet sig fra undersøgelserne af hippocampus, da det blev påvist, at EF kan øge overlevelsesraten for voksen-fødte granula celler i gyrus dentatus gennem dendritiske plasticitet 9, 13. Dette sidste punkt har samlet stor interesse på grund af den voksende mængde litteratur indikerer, at hjerte-kar-øvelse fremmer voksne neurogenese i både raske og beskadigede hjerne 15, 16, 17, 18. Hjul kører (WR) er en nem at implementere form af frivilligt kardiovaskulær aktivitet, har vist sig at være gavnligt i gnavermodeller for neurologiske lidelser eller ældning 17, 19, 20. WR påvirker ekspressionen af vækstfaktorer i både det centrale og perifere nervesystem 21, 22, 23.
Kombination (efterfølgende) WR og EF i en "superintervention" (WR-EF) (dvs. 12 dages WR efterfulgt af 30 dage i EF) giver en robust stigning i hippocampus voksne neurogenese og øget overlevelse af de nyligt prolifererede celler 8, den hvorefter i dyremodellen af FASD ikke opnås ved individuelle komponenter (se nedenfor). Da begge dele af WR-EF påvirke en bred vifte af strukturer i hjernen 13 (WR revideret i 22, EF revideret i 24), gennemførelse af dette indgreb kan nemt anvendes på gnaver modeller af både udviklingsmæssige og senere liv onset modeller af neurologisk værdiforringelse (f.eks neonatal alkohol eksponering, aldring, tidlige liv stress).
nt "> Integrering af WR-EF i de unge og tidlige voksne perioder (dvs. postnatal dag 30 – 72) kan mildne nogle af de negative virkninger af en rotte model af føtale alkohol spektrum forstyrrelser (FASDs) 8 En samling af studier har. viste, at gnavere udsat for alkohol fra postnatal dag (PD) 4 til 9 display betydelige underskud i neuroanatomiske foranstaltninger såsom dendritiske kompleksitet 25, cerebellar udvikling 26, 27 og neuro lydhørhed 28 samt manifestationer af nedsat indlæring og hukommelse 29, 30, 31 . Selv en reduceret mængde af alkohol eksponering inden for denne tidsramme (dvs. PD 7 til 9), kan føre til underskud i indlæring og hukommelse i unge og voksne rotter 32, mens nogle strukturer ikke længere se SIGdelig neuroanatomiske nedskrivninger 27. Mange af disse underskud – foruden adfærdsmæssige svækkelser i hippocampus-afhængige opgaver – er blevet afbødet efter eksponering for denne WR-EF-paradigme 8, 33 eller WR alene 25, 31. Selvom WR alene har været en udbredt indgriben, kombinationen af WR-EF endnu ikke er blevet anvendt i litteraturen trods sin evne til at opretholde de relativt kortsigtede fordele ved WR 8. Denne artikel vil drøfte gennemførelsen af WR-EF-intervention i ungdomsårene. Selv om dette paradigme anvendes i forbindelse med tidlig postnatal eksponering alkohol, kan det blive introduceret til forskellige gnavermodeller at vurdere hjerne potentiale for neuroplasticitet i modellerne af hjernesygdomme.I ovenstående protokol, demonstrerede vi en hensigtsmæssig intervention for at redde neuroanatomiske underskud efter neonatal eksponering alkohol. Dette indgreb kan anvendes som et terapeutisk i andre dyremodeller på grund af robustheden af hver af komponenterne af interventionen. Frivillige kardiovaskulær virkning i form af WR er blevet vist at drage fordel flere adfærdsmæssige resultater 38, 39 og inducerer funktionelle plast ændringer i områder …
The authors have nothing to disclose.
We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.
Female Time-pregnant Long Evans Rats | Envigo (Formerly: Harlan, Inc.) | Average litter size is 8-10 pups | |
Black India Ink | Higgins (Chartpak, Inc.) | 44201 | |
Syringes and Injection Needles | Becton, Dickinson and Company (BD) | Assorted | For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution |
Ear Punch | Kent Scientific Corporation | INS750076 | |
Running Wheels | Wahmann Labs | Wahmann Running Wheel is discontinued. Substitute with One per cage | |
EC Cage | Martin's Cages, Inc. | R-695 | |
Small EC Toys | Assorted | ||
Medium EC Toys | Assorted | Should be able to fit 1-2 rats inside of/ on top of object | |
Large EC Toys | Assorted | Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object |