Summary

Неврологическое Reflex Тестирование в неонатальных крысах Pups

Published: April 24, 2017
doi:

Summary

Поведенческие тестирование является золотым стандартом для определения результатов лечения после травмы головного мозга, и может определить наличие пороков развития у младенцев и детей. Неврологические рефлексы являются ранним признаком этих нарушений. было разработано и описано здесь Множество легко выполнено с развитием испытаний рефлекторных в неонатальном грызуне.

Abstract

Неврологические испытания рефлекса широко используются в клинической практике для оценки созревания нервной системы. Неврологические рефлексы также называют примитивными рефлексами. Они чувствительны и согласуются с более поздними результатами. Патологические рефлексы описаны как отсутствие, настойчивость, появление или латентность рефлексов, которые являются прогностическими показателями детей, которые подвержены высоким риском развития нервных системы расстройств. Модели на животных психомоторного инвалидности, таких как церебральный паралич, часто демонстрируют аномальные рефлексы развития, как можно было бы наблюдать в человеческих младенцев. Методики, описанные в оценке различных нейроразвития рефлексов у новорожденных крыс. Неврологические испытания рефлекса предлагает следователь метод тестирования, которое иначе не доступен в таких молодых животных. Методология, представленная здесь, призвано помочь исследователям в изучении этапов развития у новорожденных крыс в качестве способа обнаружения раннего начала бртравмы айн и / или определения эффективности лечебных мероприятий. Методология, представленная здесь, призвана обеспечить общее руководство для следователей.

Introduction

Неврологические рефлексы, или этапы развития, являются одним из самых ранних оценок, используемых на человека новорожденных и младенцев. Неврологические рефлексы непроизвольные и повторяющиеся движения, которые демонстрируют ствол мозга и спинномозговые рефлексы мозга. Созревание высших корковых сетей, характеризующихся развивающейся миграция, миелинизацию и синаптогенез содействие добровольного контроля и корковое торможение. Изменения в нормальной прогрессии эволюции центральной нервной системы, могут нарушить развитие мозга, что приводит к аномальной корковой проводке, функционированию и миелинизации, вызывая задержки психомоторного рефлекса или пропуска. Человеческие младенцы с высоким риском развития нейросенсорной инвалидизации часто демонстрируют аномальные ранние рефлексы. Аномальные рефлексы могут представить как задержку в приобретении, отсутствии, длительное присутствие или повторное появление в более позднем возрасте, а также прогнозировать отклонения в развитии. 1, 2 Поэтому, Важно, чтобы имитировать задержки рефлекторных в экспериментальных моделях психомоторных инвалидов.

Грызуны обычно используются в качестве экспериментальных моделей. Крысы щенки птенцовые птицы при рождении, и, следовательно, слишком незрелыми, чтобы предпринять конкретные шаги или сложный двигатель, сенсорные и / или когнитивные, поведенческие задачи. В связи с этим, их незрелость развития относится как к их физическому и органному развитию. Крысы рождаются голыми с неспособностью регулировать температуру, слепы, и не в состоянии ходить. Со ссылкой на развитие головного мозга, значительное кортикальное созревание происходит послеродовом. Новорожденные крысята (день рождения называют послеродовой день 1; PD1) был предложен, чтобы достичь уровня созревания мозга, который похож на недоношенный человеческий мозг 23 – 28 недель беременности, в то время как PD7-10 щенков эквивалентны ближне- термин человеческий мозг. 3, 4, 5, 6Эта корреляция основана на грубых анатомических анализах, однако, и другие меры созревания мозга, такие как миелинизация и амплитудный интегрированный электроэнцефалограмм также были описаны. 5, 7 , например, пра-олигодендроциты являются преобладающими клетками в развивающемся человеческом мозге плода от 23 – 32 недель в утробе матери, и эта стадия созревания соответствует PD1-3 грызуну. 5, 8, 9, 10 Кроме того, миелинизация начинается в утробе матери у человека , тогда как в крысятах он появляется в переднем мозге вокруг PD7-10; новорожденный грызун мозг остается в значительной степени не-миелиновые. 11, 12 Tucker и соавт. Обнаружено, что амплитуда интегрированной модель электроэнцефалограммы из P1 крысы, чтобы быть похожей на 23-недельный GestaТион человеческий плод, в то время как PD7 и PD10 щенок сродни 30 – 32 недели и срок младенца, соответственно. 7 По этим причинам, новорожденный рефлекс тестирование у новорожденных крысят дает возможность захвата онтогенеза и / или нарушения развития мозга.

Батареи рефлексов , описанных ниже , выполнены из исследований Ум Фокс и А. Lubics 13, 14 Ум Фокс был одним из самых ранних исследователей относительно онтогенеза рефлексов у мышей. 13 Этих рефлексов , включают в себя, но не ограничиваются ими, хватанием конечности и размещением, избегание скалы, восстанавливающих, ускоренные восстанавливающих, походки, слуховой испугом, поза, и открытием глаз. Оба передних конечностей и задних конечностей схватывание (именуемые ладонной и подошвенной рук у людей, соответственно) способствует спинальных рефлексов и корково торможения от неосновных моторных зон. 15, 16 задние конечности размещения (Рефлекс Бабинского) отражает созревание корково -кишечный тракт. 16, 17, 18 избегание Клифф (защитные реакции), восстанавливающая (лабиринт), а ускоренная восстанавливающий включают интеграцию и связь между сенсорным входом и выходом двигателя (например, связанно с вибриссами и вестибулярными системами). 19, 20, 21 Походка отражает локомоции. 14 Слуховой испуг оценивает акустическую стимуляцию и синаптические связи гигантских нейронов в ядре сетчатого Pontis caudalis. 21 включает в себя соответствующие осанки / спинальные-кортикальной проекции корковых-спинальной мышечной силы, и нервно – мышечной иннервации. 22, 23 Маturation гамма – аминомасляной кислоты рецепторов может коррелировать с открытием глаз. 24 Важно иметь в виду , что рефлексы отражают гораздо более сложную сеть, представленная здесь , общая корреляция. Кроме того, эти рефлексы обеспечивают быстрый и легкий метод оценки неврологического развития в очень раннем возрасте, где более сложный поведенческий анализ не представляется возможным.

Целью данной статьи является предоставление общих рекомендаций для психомоторного тестирования рефлекса, который может быть легко включен в экспериментальные неонатальные исследования на крысах. Методология, описанная была проведена в Лонг-Эванс щенков у новорожденных крыс и количественная оценка результатов была основана на первый день появления. День, что рефлекс тестирование инициируется и оборудования используются могут быть изменены, чтобы лучше соответствовать другой экспериментальной модели (например, для различных штаммов и видов). Устанавливая нормальную физиологическую прогрессию рефаLex созревания в конкретной модели на животных, исследователи могут оценить влияние внешних факторов стресса, эндогенных манипуляций и / или терапевтических вмешательств на развитие нервной системы у новорожденных крыс моделей. В целом, использование рефлексов как определение зрелости мозга является предпочтительным в прогнозировании перинатальной травмы головного мозга, и является отражением более поздних психомоторных результатов.

Protocol

Уход за животными и использование комитета медицинских наук в Университете Альберты одобрил все исследования на животных. Примечание: В то время как этот протокол может быть адаптирован для других видов и штаммов, этот протокол написан для крыс Лонга-Эванс. Эти крысы бы…

Representative Results

Сроки этого эксперимента представлены на рисунке 2. 30 Методы и результаты ранее были опубликованы. 30 Цель исследования заключалась в оценке защищена ли диетических добавок с брокколи во время беременности и период prewean…

Discussion

Неврологическое тестирование рефлекса является прогностическим показателем ненормального коркового развития и созревания, которые могут иметь значение при обстоятельствах, когда откровенная невропатология не является очевидной. При психомоторном тестировании, важно, чтобы убедит…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы хотели бы поблагодарить наши финансирующие учреждения, которые включают в себя NeuroDevNet (национальные центры передового опыта), то АЛВА фонд, Женские и научно-исследовательский институт охраны здоровья детей и Университет Альберты.

Materials

Breeding
Transfer pipettes Fisherbrand 12-711-9AM Used for vaginal flushes.
Sterile Saline Hospira 7983254 The solution used to collect cells during vaginal flushes.
400 µl Microcentrifuge tubes Fisherbrand 05-408-120 Used to hold the saline solution.
Light microscope Leica Leica ATC 2000 For observation of the saline solution. Can be any light microscope used in the lab.
Slides Fisherbrand 12-552-5 The saline solution is placed on the slide. Can be any slides used in the lab.
Coverslips Fisherbrand 12-545-F To coverslip the slides. Can use any coverslips used in the lab.
Dietary  Supplementation
Broccoli Sprouts seeds Mumm's Sprouting Seeds Broccoli sprouts seeds are ordered and grown in the lab.
Countertop Seed Sprouter Box Mumm's Sprouting Seeds A box is used to germinate and grow the seeds prior to harvest.
250 mL beaker The beaker is used to soak the seed. Any size beaker that would fit can be used.
Maternal Inflammation
Lipoplysaccharide (LPS) Sigma L3129 The endotoxin used to mimic maternal inflammation.
1 mL Syringe BD Syringe 309659 Used to inject the pregnant rat.
Gauge (30G X 1/2) BD PrecisionGlide Needle 305106 Use the smallest needle to avoid pain and discomfort.
Sterile Saline (0.9% Sodium Chloride, USP) Hospira Saline is used to dissolve LPS.
Weights
Scale Denver Instrument For recording the weights. Can be any scale with 2 decimal places used in the lab.
Neurodevelopmental Reflexes
Thin blunt rod Can be a paperclip or toothpick. This is for forelimb and hindlimb grasping.
Round filter paper Whatman 1001 150 15 cm diameter paper used for gait analysis.
Timer Fisher Scientific 06-662-51 For timing the time allocated to righting and gait.
Blunt surface Can be an edge of a table. This is for hindlimb placing and cliff avoidance.
Foam landing For when the pups perform accelerated righting.
Video recorder Sony VCT-D580RM To record all reflexes tested. Must be able to record at 1/1000 fps
Bell For auditory startle. 
Heat lamp or pad To maintain the body temperature of the pups underoing examination.

References

  1. Farber, J. M., Shapiro, B. K., Palmer, F. B., Capute, A. J. The diagnostic value of the neurodevelopmental examination. Clin Pediatr (Phila. 24 (7), 367-372 (1985).
  2. Zafeiriou, D. I. Primitive reflexes and postural reactions in the neurodevelopmental examination). Pediatr. Neurol. 31 (1), 1-8 (2004).
  3. Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. S. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).
  4. Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum. Dev. 3 (1), 79-83 (1979).
  5. Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., Noble-Haeusslein, L. J. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Prog. Neurobiol. , (2013).
  6. Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch. Dis. Child. 48 (10), 757-767 (1973).
  7. Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat. Pediatr. Res. 65 (1), 62-66 (2009).
  8. Dean, J. M., et al. Strain-specific differences in perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with. Dev. Neurosci. 33 (3-4), 251-260 (2011).
  9. Back, S. A., Riddle, A., McClure, M. M. Maturation-dependent vulnerability of perinatal white matter in premature birth. Stroke. 38, 724-730 (2007).
  10. Back, S. A., et al. Late oligodendrocyte progenitors coincide with the developmental window of vulnerability for human perinatal white matter injury. J. Neurosci. 21 (4), 1302-1312 (2001).
  11. Downes, N., Mullins, P. The development of myelin in the brain of the juvenile rat. Toxicol. Pathol. 42 (5), 913-922 (2014).
  12. Jakovcevski, I., Filipovic, R., Mo, Z., Rakic, S., Zecevic, N. Oligodendrocyte development and the onset of myelination in the human fetal brain. Front. Neuroanat. 3 (5), (2009).
  13. Fox, W. M. Reflex-ontogeny and behavioural development of the mouse. Anim. Behav. 13 (2), 234-241 (1965).
  14. Lubics, A., et al. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 157 (1), 157-165 (2005).
  15. Futagi, Y., Toribe, Y., Suzuki, Y. The grasp reflex and moro reflex in infants: hierarchy of primitive reflex responses. Int. J. Pediatr. , 191562 (2012).
  16. Hashimoto, R., Tanaka, Y. Contribution of the supplementary motor area and anterior cingulate gyrus to pathological grasping phenomena. Eur. Neurol. 40 (3), 151-158 (1998).
  17. Isaza Jaramillo, S. P., et al. Accuracy of the Babinski sign in the identification of pyramidal tract dysfunction. J. Neurol. Sci. 343 (1-2), 66-68 (2014).
  18. Donatelle, J. M. Growth of the corticospinal tract and the development of placing reactions in the postnatal rat. J. Comp. Neurol. 175 (2), 207-231 (1977).
  19. Palanza, P., Parmigiani, S., vom Saal, F. S. Effects of Prenatal Exposure to Low Doses of Diethylstilbestrol, o,p’DDT and Methoxychlor on Postnatal Growth and Neurobehavioral Development in Male and Female Mice. Horm. Behav. 40 (2), 252-265 (2001).
  20. Pantaleoni, G. C., et al. Effects of maternal exposure to polychlorobiphenyls (PCBs) on F1 generation behavior in the rat. Fundam. Appl. Toxicol. 11 (3), 440-449 (1988).
  21. Yeomans, J. S., Frankland, P. W. The acoustic startle reflex: neurons and connections. Brain Res. Rev. 21 (3), 301-314 (1995).
  22. Vinay, L., Brocard, F., Clarac, F. Differential maturation of motoneurons innervating ankle flexor and extensor muscles in the neonatal rat. Eur. J. Neurosci. 12 (12), 4562-4566 (2000).
  23. Geisler, H. C., Westerga, J., Gramsbergen, A. Development of posture in the rat. Acta Neurobiol. Exp.(Wars. 53 (4), 517-523 (1993).
  24. Heinen, K., et al. Gabaa receptor maturation in relation to eye opening in the rat visual cortex). Neuroscience. 124 (1), 161-171 (2004).
  25. Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behav. Brain Res. 145 (1-2), 221-232 (2003).
  26. Prusky, G. T., Harker, K. T., Douglas, R. M., Whishaw, I. Q. Variation in visual acuity within pigmented, and between pigmented and albino rat strains. Behav. Brain Res. 136 (2), 339-348 (2002).
  27. Wu, L., et al. Dietary approach to attenuate oxidative stress, hypertension, and inflammation in the cardiovascular system. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (18), 7094-7099 (2004).
  28. Machholz, E., Mulder, G., Ruiz, C., Corning, B. F., Pritchett-Corning, K. R. Manual restraint and common compound administration routes in mice and. J. Vis. Exp. (67), (2012).
  29. Rousset, C. I., et al. Maternal exposure to lipopolysaccharide leads to transient motor dysfunction in neonatal rats. Dev. Neurosci. 35 (2-3), 172-181 (2013).
  30. Nguyen, A. T., Bahry, A. M. A., Shen, K. Q., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Consumption of broccoli sprouts during late gestation and lactation confers protection against developmental delay induced by maternal inflammation. Behav. Brain Res. 307, 239-249 (2016).
  31. Black, A. M., Armstrong, E. A., Scott, O., Juurlink, B. J., Yager, J. Y. Broccoli sprout supplementation during pregnancy prevents brain injury in the newborn rat following placental insufficiency. Behav. Brain Res. 291, 289-298 (2015).
  32. Wainwright, P. E. Issues of design and analysis relating to the use of multiparous species in developmental nutritional studies. J. Nutr. 128 (3), 661-663 (1998).
  33. Lazic, S. E., Essioux, L. Improving basic and translational science by accounting for litter-to-litter variation in animal models. BMC Neurosci. 14, 14-37 (2013).
  34. Sergio, D. P., Sanchez, S., Ruben, V. R., Ana, B. R., Barriga, C. Changes in behaviour and in the circadian rhythms of melatonin and corticosterone in rats subjected to a forced-swimming test. J Appl Biomed. 1 (47), (2005).
  35. Castelhano-Carlos, M., Baumans, V. The impact of light, noise, cage cleaning and in-house transport on welfare and stress of laboratory rats. Lab. Anim. 43 (4), 311-327 (2009).
  36. Zimmerberg, B., Ballard, G. A., Riley, E. P. The development of thermoregulation after prenatal exposure to alcohol in rats. Psychopharmacology (Berl. 91 (4), 479-484 (1987).
  37. Fan, L. W., et al. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat). Behav. Brain Res. 165 (1), 80-90 (2005).
  38. Smart, J. L., Dobbing, J. Vulnerability of developing brain. VI. Relative effects of foetal and early postnatal undernutrition on reflex ontogeny and development of behaviour in the rat. Brain Res. 33 (2), 303-314 (1971).
  39. Fox, M. W. Neuro-Behavioral ontogeny: A synthesis of ethological and neurophysiological concepts. Brain Res. 2 (1), 3-20 (1966).
  40. Piper, M. C., Mazer, B., Silver, K. M., Ramsay, M. Resolution of neurological symptoms in high-risk infants during the first two years of life. Dev. Med. Child Neurol. 30 (1), 26-35 (1988).
  41. Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. J. Neurosci. Methods. 189 (2), 180-185 (2010).
  42. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat. Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).
  43. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat. Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).

Play Video

Cite This Article
Nguyen, A. T., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Neurodevelopmental Reflex Testing in Neonatal Rat Pups. J. Vis. Exp. (122), e55261, doi:10.3791/55261 (2017).

View Video