כאן אנו מתארים הליכים כירורגיים כדי לייצר הפרעה בחוט השדרה הצדדי אמין (HX) ברמה9 בית החזה של חולדות מבוגרים הערכות נוירוהתנהגותיות שנועדו לזהות לגרעונות אסימטריים לאחר פציעה חד צדדית כזו.
פגיעה בחוט השדרה השלם (SCI) לעתים קרובות מוביל ליקויים של פונקציות sensorimotor והוא קליני הסוג התכוף ביותר של SCI. תסמונת בראון-סקארד האנושית היא סוג נפוץ של מדעי לא שלם הנגרמת על ידי נגע לחצי אחד של חוט השדרה אשר מביא שיתוק ואובדן של קינסטזיה על אותו (או הפוך) בצד כמו הפציעה, ואובדן של כאב ותחושה הטמפרטורה על הצד הנגדי (או הקונסקיונאל) בצד. מתודולוגיות הולם להפקת הגנה לרוחב השדרה (HX) והערכת ליקויים נוירולוגיים חיוניים כדי ליצור מודל אמין בעלי חיים של תסמונת Brown-Séquard. למרות שמודל החצייה הרוחבי ממלא תפקיד מרכזי במחקרים בסיסיים וטרנסלביים, פרוטוקולים סטנדרטיים ליצירת כזאת הunilateralized והערכת תפקוד חסר. המטרה של מחקר זה היא לתאר הליכים צעד אחר צעד כדי לייצר HX חולדה לרוחב השדרה בביתהחזה 9 (T9) החוליות. אנו, לאחר מכן, לתאר סולם התנהגות משולב עבור HX (CBS-HX) המספק הערכה פשוטה ורגישה של ביצועים נוירולוגיים אסימטרית עבור SCI חד. הלמ ס-HX, החל מ -0 עד 18, מורכב 4 הערכות בודדות הכוללות מעבר חד צדדי (UHS), צימוד, הצבת קשר, הליכה ברשת. עבור הלמ ס-HX, החפסיתיות והשצלעות הרגליים מוערך בנפרד. מצאנו כי, לאחר T9 HX, לאחר שהגפיים החלציתיות הראה לקוי תפקוד התנהגות ואילו האיבר החוצה מוחלק צלעות הראה התאוששות משמעותית. הלמ ס-HX ביעילות מפלים פונקציות התנהגותיות בין ipsilateral וכלה צלעות הרגליים וזיהה התקדמות הזמני של ההתאוששות של האיבר החוצה החלציתית. ניתן לנתח את רכיבי הלמ ס-HX בנפרד או בשילוב עם אמצעים אחרים בעת הצורך. למרות שסיפקנו רק תיאורים חזותיים של הליכים כירורגיים והערכות התנהגותיות של HX הבית החזה, העיקרון עשוי להיות מיושם על SCIs לא שלם אחרים ברמות אחרות של הפציעה.
הפציעות הבלתי מושלמות של חוט השדרה (SCI) לעתים קרובות להוביל ליקויים חמורים ומתמידים של פונקציות sensorimotor הם קלינית הסוג התכוף ביותר של SCI1. תסמונת בראון-סקארד בבני אדם נגרמת על ידי נגע למחצית חוט השדרה אשר מביא שיתוק ואובדן של קינסטזיה על אותו (או ipsilesional) צד כמו הפציעה, ואובדן של כאב ותחושה הטמפרטורה על ההיפך (או הקונאלסטיונאל) בצד2,3,4. לרוחב עמוד השדרה מודלים בעלי חיים משמשים באופן כללי כדי לחקות את תסמונת האדם חום-séquard והם דווחו חולדות5,6,7,8,9, אופוסומים10, וקופים7,11,12,13 על ידי מעבדות שונות ברמותהשדרה השונות. יחד עם זאת, לא תוארו הליכים מפורטים להפקת המשך החצייה הצדדית הסטנדרטית. מתן הליכים צעד אחר צעד עבור הגנה לרוחב צריך למטב את המודל ולהקל על השוואה או שכפול של תוצאות ניסיוני מחקר בסיסי וטרנסלבית.
מדע חד-צדדי מייצר לעתים התנהגות סימטרית ותאים שקשה למדוד באמצעות הערכות קונבנציונליות לפציעות סימטריות. מתודולוגיה נאותה להערכת ליקויים נוירולוגיים עבור SCI חד צדדית היא מרכיב חיוני לפיתוח מודל SCI חד-צדדי. למרות התפקיד העיקרי של פגיעה חד-צדדית בעמוד השדרה, פרוטוקולים סטנדרטיים להערכת sensorimotor לבעלי חיים עם פציעה כזאת חסרים. באסו-Beattie רז-Bresnahan (BBB) locomotor בקנה מידה הדירוג הנפוץ ביותר של פונקציה לאחר SCI עבור חולדות למבוגרים 14 אשר מניב תיאור כמותי למחצה של תנועה כמכלול. עם זאת, הוא אינו מודד כל הגפיים בנפרד.
במחקר זה, אנו מדווחים צעד אחר צעד הליכים כדי לייצר HX השדרה מכרסם בביתהחזה 9 (T9) ברמה החוליות. אנו מציגים גם קנה מידה משולב התנהגות עבור hemisection זיהום (CBS-HX) הכולל מעבר חד צדדי (UHS), צימוד, מיקום קשר, הערכות הליכה ברשת להערכת ליקויים נוירולוגיים והתאוששות לאחר SCI חד. אנו מקווים כי דגם זה יהיה מודל שימושי עבור בחינת מנגנוני הפציעה efficacies טיפולית עבור SCIs חד צדדית.
במחקר זה, אנו לדווח על צעד אחר צעד הליכים להפקת פשוט, עקבי, T9 השדרה HX השידרה בחולדות למבוגרים המחקה את התסמונת חום-Séquard בבני אדם. אנו עוד להציג מערכת התנהגות משולבת ציון עבור hemisection זיהום (CBS-HX) אשר רגיש להערכת ליקוי נוירולוגי סימטרי התקדמות של התאוששות, נמדד על ידי שילוב של מעבר חד צדדי הגפיים (UHS), צימוד (CPL), הצבת קשר, והליכה ברשת. למרות שאנו מדגימים את הפציעה ברמה T9, הליך זה ניתן להחיל על אזורים אחרים של חוט השדרה כולל מיתרי הצוואר המותני בדרך פשוטה ובלתי תובענית. אנו מקווים כי דגם זה, יחד עם הערכות התנהגותיות unilateralized, יהיה שימושי לבדיקת מנגנוני הפציעה וefficacies טיפולית עבור סוגים כאלה של SCI.
מאז מודל HX לרוחב רק נגעים החצי הצלעות של החוט, הצד הפנימי של חוט השדרה נשמר במידה רבה והוא יכול לשמש כשליטה פנימית. מסלולים רבים בירידה ובעליות מתוכננות באופן חד-צדדי והדלקת לרוחב בנסיבות רבות מייצרת נזק למערכת העיכול בצד אחד ומשמרת את מערכת העיכול בצד הנגדי ומאפשרת השוואה של ארגון משנה ו ההשלכות הפונקציונליות של אלה משתנה באותה חיה. בנוסף, הפקת נגע מקומי יותר עשוי לאפשר את המיקוד של מסלולים ספציפיים. לדוגמה, נגע הגחוני והנטרואני עלול להשפיע על שבילים של השדרה ואת הפרוזדור. נגע מתחת או דורסוללי צלעות עלול להשפיע על המסלולים corticospinal והשדרה הרורוקתית. מודל הזיהום או הפציעה חלקית יכול לשמש גם כדי ללמוד את האנטומיה והתפקוד של מסלולים אחרים, כגון בעלי השדרה העצביים, נוראדרארירגיות או מסלולים הסרוגיים. לפיכך, מודל הזיהום יכול להיות מועסק באופן ייחודי כדי ללמוד פיצוי על ידי מסלולים סנסוריים, על-ידי שבילים יורדים, ועל ידי מעגלים פנימיים השדרה. מודל זה מתאים גם לחקירת מנגנונים של שחזור locomotor לאחר HX.
HX לרוחב מוביל ליקויים התנהגותיים ברורים, אשר מסוגלים תחת משימות מוטוריות (g., הליכון או הליכון) הפרדיגמה עבור ניתוח הילוך אוטומטי 19. כמו כן, ניתן למדוד את מוליכות האקונאליות על הצד הצידי של הנגע לנגעים באמצעות הקלטות אלקטרופיזיולוגיות, והערכה זו מספקת את האפשרות להקים ארגון מחודש בעקבות טיפולים שונים. יתר על כן, זריקות חד צדדית של המשדרים האנטומיים לתוך הנוירונים של שביל מסוים ויזואליזציה של היתר בדרך מסוימת התווית באמצעות מעבר של סיבי המעבר של הקשר עם הנוירונים שכותרתו באופן מוגרקלי20,21,22,23,24,25.
למרות הניתוח HX אופייני השדרה לוקח פחות מ 20 דקות כדי לסיים, זה דורש קצת תרגול כדי להשיג HX מדויק ועקבי. ראשית, חשוב כי רמת השדרה HX להיות עקבית מבעל חיים לחיה. לכן, חשוב לזהות את המקטע המתאים בחוליות עבור כריתת למינציה. שנית, ודא ש-HX הושלם. כדי לבצע HX מלאה, ניתן להשתמש במחט של 30 מטר מוכנס אנכית דרך קו האמצע כדי להנחות את חיתוך באמצעות מיקרו מספריים. החדרת המחט גם נמנעת מפגיעה בכלי השדרה או בחוט השידרה האחורי. הפונקציה השנייה של המחט 30-מד היא שהוא יכול לשמש סכין כדי לעקוב אחר החתך כדי לוודא כי אין בהירות של הנגע. שלישית, הצבת ג’לטין על האתר נגע יכול למזער את דליפת נוזל שדרתי השדרה, והצבת מלט על גבי הג וגישור החוליות טרף יכול לחזק את היציבות של חוליות השדרה באתר הנגע ולהקל על ריפוי הפצע. כדי למנוע את ההפרעה האות עם היישום של הקלטות אלקטרופיזיולוגיות, השרירים, fascia, ואת העור צריך להיות משמים בשכבות עם חוט משי 4-0. בסופו של דבר, יש לעשות כל מאמץ כדי למזער את הנזק לחוט השדרה הצלעות. יש להקים אימות היסטולוגית כדי לאשר הגנה מלאה על צד אחד ושימור החצי השני של החוט בצד השני (כפי שמוצג באיור 6E).
כדי לשפר את תנועה אחרי SCI, מחקרים קודמים השתמשו מגוון רחב של אסטרטגיות כולל השתלת תאים, אקסון התחדשות 8,18,26,27, ושיקום מבוסס פעילות 28,29,30. בינתיים, מספר בדיקות התנהגותיות הוקמו להערכת פונקציונלי למסך עבור הטיפולים הטובים ביותר בעקבות SCI. קנה המידה של bbb locomotor מיועד להערכת locomotor של פציעות בעמוד השדרה, כגון החבלה באמצע הדרך או פציעות רוחבי המשפיעות על הגפיים הדו 14,31. פרמטרים מסוימים של BBB, כגון תיאום ואישור הבוהן, נרשמים על ידי התבוננות בשני הגפיים. אם אחד הגפיים הוא שלם והשני מראה את החסרונות כפי שנראה פציעות אסימטריים, אז האיבר האחרון שלמים יהיה לבלבל את התוצאה של האיבר האחרון מושפע. מאז הניקוד BBB לא מתאים אחד מהאיברים האחרון מהשני לאחר הפציעה חד צדדית, זה לא אידיאלי להערכת פציעות בחוט השדרה החד צדדית. עם זאת, אם תנועה משותפת ותמיכת משקל בכל צד מוערך בנפרד ולא מחושבים כחלק BBB, אז האיבר הגוף השלם (בדומה לפקד המזויף) לא לבלבל את התוצאה של האיבר המשכן המושפע. יתר על כן, הצד השלם לא מוטה את התוצאה הכוללת של בעל החיים, כי האיבר הגוף השלם אינו מקבל כתמים דרמטיים בתנועה משותפת, תמיכה במשקל או צעידה.
תוצאת ההתנהגות המשולבת באתר מתוכננת להיות הערכה רגישה וקלה לביצוע ההחלמה ההתנהגותית במודל החולדה של המופילה לרוחב. ניתן להשתמש בו להערכת התנהגויות של שלבי התאוששות מוקדמים ומאוחרים. השלב המוקדם הוא בתוך 7-10 ימים שלאחר הפציעה. בשנת 3-5 הראשון הימים post-HX, הפעילות הקודמת התגובה גדל בהתמדה, צריך להיות מוערך לעתים קרובות יותר להקליט ספונטנית או טיפול-מתווך התנועה החלמה הגירה. על ידי 5-7 ימים post-HX, חולדות החלו לבצע תנועות הגוף האחרון סוחף ללא תמיכה במשקל. ב 7-10 ימים, חולדות בדרך כלל החלו לעמוד ולדרוך. במהלך שלב זה, יש לשלם את הטיפול בצעד. בשלב מאוחר (14-28 ימים), פעילות הגוף האחרון הקשור היה יציב וקרוב לנורמלי.
יש לשלם גם תשומת לב מקרוב לקיבולת צימוד (CPL). בדיקת CPL (צימוד הילוך) ניתן לבצע גם עם וידאו (למשל, הליכונים/המסלול) או וידאו צילום במהלך בדיקה בשדה הפתוח. האפשרות השנייה מספקת גמישות אם לחוקרים אין גישה למערכת ניתוח הילוך. עבור שני הפעלות הקלטת וידאו, נדרש מינימום של שני טאצ’דאונים רצופים עבור כל רגל לבדיקה זו. לצורך הניתוח, קיימים שלושה פרמטרים של צימוד: הומוולוגי, הומוצלעות וצימוד אלכסוני (שלב 6.2). כל זיווג כרוך ברגל התייחסות וברגל נתונה. לקחת צימוד הומוולוגי (חזית משמאל לימין, או שמאל העורף הימני) למשל, זה הזמן הטאצ הראשון של הרגל נתון מחולק על ידי זמן אחד שלמים של הרגל התייחסות. מאז רגל ימין ושמאל צריך להיות מחוץ לשלב, הזיווג המושלם צריך להיות 0.5. זה אותו מקרה בצימוד הומוצלעות (שמאלי קדמי שמאלי, או מימין לימין). עם זאת, עבור צימוד אלכסוני (משמאל לימין הימני הקדמי, או ימינה משמאל לימין), צימוד מושלם צריך להיות 0 או 1 מאז שתי הרגליים צריך להיות בשלב. בשלב 6.4, אנו מקצים ניקוד עבור כל CPL מ -0 ל-2. בפרטים, ציון 0 יהיה לייצג את הרגל נתון אינו מסוגל לעבור כדי לסיים טאצ’דאון, ומכאן לא CPL; ציון 1 מייצג כל CPL לא סדיר או מגושם מאז הרגל נתון מסיים טאצ’דאון אבל לא צימוד מושלם; ציון 2 פירושו זיווג מושלם של 0.5. שלושת מושגי הפרמטרים הזיווגים מתוארים היטב בפרסומים הקודמים32,33. CPL ניתן לשלב עם הערכות של הצבת מגע הליכה הרשת. רכיבים בודדים של מערכת הניקוד המשולב בשילוב יהיה פחות או יותר יעיל במודלים עכברוש שונים של SCI. עבור ה-CPL, הפכו החסרונות לגלויים בקצב האללאום ובשלמות הרצף. . יכול להתגלות בבירור לאחר HX חד צדדית במחקר שלנו, כל החולדות הראו מושלהאיבר מעצר מתוך הצבת לוקטנים בעוד הצבת הגוף הקטוע הצלעות הראה שום חסרונות. מבחן הליכה הרשת צריך להיחשב כאשר ליצור קשר הצבת, המערבת את corticospinal בדרכי, מתחיל להתאושש. כדי לשלול כל בעיות עייפות אפשרי, רצף של בדיקות התנהגותיות יכול להיות אקראי בכל מבחן.
לסיכום, אנו מדווחים הליכים צעד אחר צעד כדי ליצור הvivo מודל עכברוש של ה-hx השדרה T9 המחקה את תסמונת חום-Séquard בבני אדם. מערכת התוצאות המשולבת של התוצאה עבור hemisection מציעה מדד מבדיל יותר של התוצאות ההתנהגותית האישית בודדים להערכת מנגנוני הפציעה וטיפולים לאחר מדע חד צדדי. למרות שאנו רק מספקים תיאור חזותי של הליכים כירורגי והערכות התנהגותיות של HX בית החזה, שיטות המתוארות כאן עשויים להיות מיושם על SCIs לא שלם אחרים ברמות פציעה שונים.
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים למר ג’פרי רצ’צ’יה-רייף על הסיוע הטכני המעולה שלו. עבודה זו נתמכת בחלקו על ידי הקרן של מנהל בית החולים הכללי של ג’ינאן האזור הצבאי של Chines PLA 2016ZD03 ו 2014ZX01 (XJL ו TBZ). מחקר במעבדה של שו נתמך על ידי NIH 1R01 100531, 1R01 NS103481, ופרס ביקורת הצטיינות I01 BX002356, I01 BX003705, I01 RX002687 מהמחלקה האמריקנית לענייני יוצאי צבא.
Baby-Mixter Hemostat | FST | 13013-14 | Can be any brand of choice |
Elevated plastic coated wire mesh grid | Any | 36×38 cm with 3 cm2 openings | |
Gel foam | Moore Medical | 2928 | Can be any brand of choice. |
Grip cement kit, powder and solvent | Dentsply | 675570 | Can be any brand of choice. |
Microbead Sterilizer | FST | NA | Can be any brand of choice |
Pearson Rongeur | FST | 16015-17 | Can be any brand of choice. |
Retractors | Jinxie surgical tools | 6810 | Can be any brand of choice |
Scalpel Handle | FST | 10003-12 | Can be any brand of choice |
Simplex-P cement | Stryker | Can be any brand of choice. | |
TreadScan automatic gait analysis | CleverSys Inc | NA | Can be any brand of choice |