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Behavior

व्हील रनिंग और पर्यावरण जटिलता FASD के एक पशु मॉडल में एक चिकित्सीय हस्तक्षेप के रूप में

Published: February 02, 2017
doi:
10.3791/54947
,
1Department of Psychological and Brain Sciences,University of Delaware

Summary

हृदय व्यायाम और एक जटिल माहौल में उत्तेजक अनुभवों कृंतक मस्तिष्क के भीतर neuroplasticity के कई उपायों पर सकारात्मक लाभ है। यह लेख एक "superintervention" जो पहिया चल रहा है और पर्यावरण जटिलता को जोड़ती है और इन उपायों की सीमाओं को संबोधित करेंगे के रूप में इन उपायों के कार्यान्वयन पर चर्चा करेंगे।

Abstract

एरोबिक व्यायाम (जैसे, पहिया चल रहा है (डब्ल्यू आर) बड़े पैमाने पर पशु अनुसंधान में प्रयुक्त) सकारात्मक प्रभावों कई ऐसे वयस्क न्यूरोजेनेसिस, angiogenesis, और कृन्तकों में neurotrophic कारकों की अभिव्यक्ति की दरों के रूप में मस्तिष्क में neuroplastic संभावित उपायों की। इस हस्तक्षेप भी कृन्तकों में teratogens (यानी, शराब के विकास के जोखिम) और उम्र से संबंधित neurodegeneration के नकारात्मक प्रभावों के व्यवहार और neuroanatomical पहलुओं को कम करने के लिए दिखाया गया है। पर्यावरण जटिलता (ईसी) cortical और subcortical संरचनाओं में कई neuroplastic लाभ का उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है और प्रसार और वयस्क हिप्पोकैम्पस में नई कोशिकाओं के अस्तित्व बढ़ाने के लिए पहिया चलाने के साथ मिलकर किया जा सकता है। इन दो उपायों का संयोजन एक मजबूत "superintervention" (डब्ल्यू आर-ईसी) मस्तिष्क संबंधी बीमारियों के कृंतक मॉडल की एक श्रृंखला में लागू किया जा सकता है प्रदान करता है। हम डब्ल्यू आर / EC के कार्यान्वयन और में अपने घटक चर्चा करेंगेमानव में शराब के जन्म के पूर्व का जोखिम के पशु मॉडल का उपयोग चूहों में एक अधिक शक्तिशाली चिकित्सकीय हस्तक्षेप के रूप में उपयोग के लिए terventions। हम यह भी चर्चा करेंगे जो प्रक्रियाओं के तत्वों को हस्तक्षेप के लिए बहुत जरूरी हैं और जो लोग प्रयोगकर्ता के सवाल या सुविधाओं के आधार पर बदला जा सकता है।

Introduction

अलग अलग वातावरण में पालन लंबे न्यूरोलॉजिकल कल्याण के विभिन्न उपायों में बदलाव का कारण ज्ञात किया गया है। कई अध्ययनों से एक जटिल माहौल में पालन के लाभदायक प्रभाव (ईसी) हीरा और रोज़ेनज्वाईग (जैसे द्वारा groundbreaking अनुसंधान के साथ शुरू देखो 1, 2) और Greenough (जैसे, 3, 4)। चुनाव आयोग के मस्तिष्क 5, 6, 7 में synaptic और सेलुलर परिवर्तन पर एक निर्विवाद सकारात्मक प्रभाव है प्रदर्शन किया गया है। चुनाव आयोग के रूप में अच्छी तरह से हिप्पोकैम्पस 8, 9 और दृश्य कोर्टेक्स 10, 11, उदर स्ट्रिएटम 12, 13 सहित मस्तिष्क क्षेत्रों की बहुलता को प्रभावित कर सकते हैं,मस्तिष्क चौड़ा neuroimmune समारोह के रूप में (14 में समीक्षा)। विशेष रुचि हिप्पोकैम्पस पर अध्ययन से विकसित किया गया है जब यह प्रदर्शन किया गया चुनाव आयोग वृक्ष के समान प्लास्टिसिटी 9, 13 के माध्यम से दांतेदार गाइरस के वयस्क जन्म दाना कोशिकाओं के जीवित रहने की दर में वृद्धि कर सकते है। यह आखिरी बिंदु यह दर्शाता है कि हृदय व्यायाम दोनों स्वस्थ और क्षतिग्रस्त मस्तिष्क 15, 16, 17, 18 में वयस्क न्यूरोजेनेसिस को बढ़ावा देता है साहित्य की बढ़ती शरीर के कारण ज्यादा रुचि इकट्ठा किया है। व्हील रनिंग (डब्ल्यू आर) स्वैच्छिक हृदय गतिविधि है कि मस्तिष्क संबंधी बीमारियों या उम्र बढ़ने के 17, 19, 20 के कृंतक मॉडल में लाभकारी होना दिखाया गया है की फार्म को लागू करने के लिए आसान है। WR वृद्धि कारकों की अभिव्यक्ति को प्रभावित करता है दोनों केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र 21, 22, 23 में।

संयोजन (बाद में) WR और चुनाव आयोग एक "superintervention" (डब्ल्यू आर-ईसी) में (यानी, चुनाव आयोग में 30 दिनों के बाद डब्ल्यू आर के 12 दिनों के) हिप्पोकैम्पस वयस्क न्यूरोजेनेसिस में एक मजबूत वृद्धि और हाल में प्रचूर मात्रा में कोशिकाओं की वृद्धि की 8 अस्तित्व प्रदान करता है प्रभाव है कि FASD के पशु मॉडल में अलग-अलग घटकों द्वारा हासिल नहीं है (देखें नीचे)। चूंकि WR-चुनाव आयोग के दोनों घटकों मस्तिष्क 13 के भीतर संरचनाओं की एक विविध सरणी को प्रभावित (22 में समीक्षा WR, चुनाव आयोग 24 में समीक्षा), इस हस्तक्षेप के कार्यान्वयन आसानी से दोनों विकास और बाद में जीवन न्यूरोलॉजिकल की शुरुआत मॉडल के कृंतक मॉडल को लागू किया जा सकता है हानि (जैसे, नवजात शराब जोखिम, उम्र बढ़ने, प्रारंभिक जीवन तनाव)।

NT "> किशोर और वयस्क जल्दी अवधि (यानी, प्रसव के बाद दिन 30 – 72) में WR-चुनाव आयोग की एकता भ्रूण शराब स्पेक्ट्रम विकार की एक चूहे मॉडल (FASDs) के नकारात्मक प्रभाव के कुछ उन्नति कर सकते हैं 8 अध्ययन किया है का एक संग्रह। दिखा दिया है कि इस तरह के वृक्ष के समान जटिलता 25, अनुमस्तिष्क विकास 26, 27 और neuroimmune जवाबदेही 28 के साथ ही बिगड़ा सीखने और स्मृति 29, 30 की अभिव्यक्तियों, 31 के रूप में neuroanatomical उपायों में 9 प्रदर्शन महत्वपूर्ण घाटे के माध्यम से प्रसव के बाद दिन (पीडी) से शराब 4 से अवगत कराया मूषक । इस समय खिड़की के भीतर शराब जोखिम का भी एक कम राशि (यानी, के माध्यम से 9 पीडी 7) किशोर और वयस्क चूहों 32 में सीखने और स्मृति में घाटे के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, जबकि कुछ संरचनाओं नहीं रह हस्ताक्षर देखनाnificant neuroanatomical हानि 27। हिप्पोकैम्पस पर निर्भर कार्यों में व्यवहार दोष के अलावा – – इन घाटों में से कई इस WR-चुनाव आयोग प्रतिमान 8, 33 या अकेले WR 25, 31 को प्रदर्शन के बाद कम किया गया है। हालांकि अकेले WR एक व्यापक रूप से इस्तेमाल हस्तक्षेप किया गया है, WR-चुनाव आयोग के संयोजन नहीं अभी तक साहित्य में डब्ल्यू आर 8 की अपेक्षाकृत कम अवधि के लाभ को बनाए रखने के लिए अपनी क्षमता के बावजूद उपयोग किया गया है। यह लेख किशोरावस्था के दौरान WR-चुनाव आयोग के हस्तक्षेप के कार्यान्वयन पर चर्चा करेंगे। हालांकि इस प्रतिमान जल्दी प्रसव के बाद शराब जोखिम के संदर्भ में प्रयोग किया जाता है, यह मस्तिष्क विकारों के मॉडल में neuroplasticity के लिए मस्तिष्क की क्षमता का आकलन करने के लिए विभिन्न कृंतक मॉडल के लिए पेश किया जा सकता है।

Protocol

आचार कथन: निम्नलिखित प्रोटोकॉल संस्थागत पशु की देखभाल और उपयोग समिति (IACUC) डेलावेयर विश्वविद्यालय के द्वारा अनुमोदित किया गया था। 1. विकास एक्सपोजर (या द्वि-तरह इथेनॉल एक्सपोजर की मॉडल) PD3 पर, प्रत?…

Representative Results

WR और चुनाव आयोग – – क्रम में सुपर हस्तक्षेप के प्रभाव का आकलन करने के लिए हम उसके घटक तत्वों में से प्रत्येक के प्रभावों पर ध्यान देना चाहिए हमारे हित के उपायों पर। आंकड़े 1 से 3 (नी?…

Discussion

ऊपर प्रोटोकॉल में, हम नवजात शराब प्रदर्शन के बाद neuroanatomical घाटे को बचाने के लिए एक समीचीन हस्तक्षेप का प्रदर्शन किया। इस हस्तक्षेप के हस्तक्षेप के घटकों में से प्रत्येक की मजबूती के कारण अन्य पशु मॉडल में …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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.

Materials

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
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References

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Gursky, Z. H., Klintsova, A. Y. Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD. J. Vis. Exp. (120), e54947, doi:10.3791/54947 (2017).
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