加齢関連疾患に運動の影響を評価するために重要な標準と疾病：げっ歯類での強制運動コンプライアンスへの行き方

次の実験の全体的な目標は、げっ歯類の被験者が、負の強化を一切使用せずに、ランニング トレッドミルで運動する際のコンプライアンスを最大限に高めることです。これは、最初に、この場合はオープンフィールドでの自発運動活動で評価することを目的としたパラメーターのベースライン測定値を取得することによって達成されます。第 2 のステップとして運動レジメンを実施した後、げっ歯類は運動レジメンに最大限のコンプライアンスを得るように順応します。

これには、トレッドミル環境への精通、ゆっくりと動くトレッドミルでのランニングの学習、トレッドミルレーンにバックストップが所定の位置にあることを確認することが含まれます。そのため、被験者は常に非アクティブ化されたショックコイルから分離されています。次に、運動療法を1日30分で12日間連続して実施します。

運動をしないグループは、同じ時間、固定式トレッドミルに座ります。結果は、この運動レジメンがラットの体重減少に有意差を生じさせることを示しており、運動療法の非運動療法と比較して、以前にベースラインで決定された測定値に対する運動の影響を独立して評価するためにラットの使用を示しています。既存の方法に対するこの手法の主な利点は、げっ歯類の被験者、特に年齢のげっ歯類で、負の強化を一切使用せずに、強制トレッドミル運動への最大限のコンプライアンスを得ることができることです。

運動が中枢神経系の機能に及ぼす神経生物学的影響を最もよく理解するためには、運動の持続時間、頻度、強度を行動的および神経生物学的な結果と一致させることが重要です。このプロトコルの目標は、研究者がこれらの目的を達成できるようにすることです。ベースラインの自発運動能力を確立するために、各被験者の自発運動活動を 1 日 60 分間、5 日間連続して評価します。

自動化されたオープンフィールドで自発運動活動セッションを実施する 自発運動活動室は、水平および垂直に取り付けられた赤外線ビームのグリッドを備えたプレキシガラスボックスで構成されていました。製品マニュアルで提案されているように、自発運動評価の毎日の初めに、コンピュータとソフトウェアプログラムをロードしてセットアップします。プログラムは、各セッション中のビームブレークの数を記録するために、オープンフィールド自発運動活動チャンバーと通信します。

次に、各セッションの前に、約 2 カップの松チップ敷料を自発運動室の床に敷き詰め、被験者を動物コロニーから自発運動活動室の自宅ケージに輸送します。被験者を赤いライトの下で割り当てられた運動室にロードします。彼らがチャンバーに配置されたら、コンピューターで60分間のセッションを開始します。

自発運動活動セッションが完了したら、被験者をチャンバーから取り出し、自宅のケージに戻します 赤色光の下で、すぐに被験者を動物のコロニーに戻します。次に、寝具をチャンバーから取り外し、自発運動活動の測定に使用されるソフトウェアによって生成されたデータから、各セッションの後にチャンバーの壁と床を50%エタノールで清掃します。これらの自発運動パラメータから5つの自走運動パラメータを使用して、各動物のベースライン自発運動活動を決定します。

運動グループと非運動グループを決定し、両方のグループで同じ範囲の自発運動活動が表されるようにします。同様の運動能力に基づいてラットをペアにし、1匹のラットを運動グループに、1匹のラットを非運動グループに割り当てます。動物の活動サイクル中および明るい暗いサイクルの1〜2時間前に、すべてのトレッドミル運動関連の手順を実施します。

透明なプレキシガラスの壁で区切られたレーンを備えた電動げっ歯類のトレッドミルで交換します。トレッドミルにフィットするように設計されたプレキシガラスのバックストップを挿入して、被験者が電気ショックコイルに接触することなく継続的に運動できるようにし、バックストップが滑るのを防ぎます。トレーニングセッション中は、トレッドミルエクササイズトレーニングセッションの直前に、1.5インチのシークランプで被験者を自宅のケージに輸送してバックストップを所定の位置に保持します。

トレッドミルが静止しているときは、被験者がバックストップの下で操作できる程度にバックストップをスライドさせて、指定されたレーンでラットをトレッドミルに積み込みます。バックストップをスライドさせて静止位置に戻します。被験者がトレッドミルベルトに配置されたら。

順応の最初の段階では、各ラットを固定トレッドミルの4つのレーンの1つに1日5〜10分間、3日間連続して置きます。固定ベルト以外のトレッドミルのどこにもネズミを置かないでください。この段階では、順応訓練の第2段階で、各ラットをバックストップの前の固定トレッドミルの1レーンに置きます。

すべての被験者が配置されたら、トレッドミルを毎分5メートルの速度でオンにします。トレッドミルのベルトが転がり始めたら、すべてのラットが前方に歩いていることを確認し、必要に応じてラットが前進するまで向きを変えたり、そっと突いたりしてラットを支援します。テキストプロトコルに記載されているように、ラットの順応を続けます。

トレッドミル順応セッションの完了時。被写体をすぐにロードするのと同じ方法で、被写体をトレッドミルから取り出します。被験者を自宅のケージに戻し、動物のコロニーに戻します。

壁やトレッドミルベルトを含む個々のレーンを50%エタノールで拭きます。各個々のトレッドミル運動トレーニングセッションの後、このビデオに付属のテキストプロトコルで説明されているように、運動セッション全体で各ラットの運動能力を確認します。最後の順応トレーニングセッションの翌日から運動トレーニングセッションを開始し、順応トレーニング中と同じセットアップ手順に従って12日間連続してラットの運動を続けます。

各セッションの開始時に、トレッドミルをオンにして、残りのエクササイズトレーニングセッション全体で維持されるトレーニング速度よりも低いウォームアップ速度にします。セッションの開始時に、このウォームアップ速度を5〜10分間続けます。その後、トレーニングセッションの残りの部分で、速度を毎分9〜11メートルに調整します。

12日間の運動トレーニング全体にわたって、各セッションで平均30分の被験者をトレーニングします。エクササイズセッションと非エクササイズセッションを別々に実施します。運動をしていないラットを、各セッション中に運動コホートが訓練したのと同じ期間、静止したトレッドミルに置きます。

ベースラインの自発運動活動パラメーターの代表的な結果は、トレッドミル順化トレーニング前の運動被験者と非運動被験者の間のパラメーターのいずれにも有意差がないことを示しています。これらのパラメータには、総距離、ベースライン、水平アクティビティ、ベースライン移動回数、ベースライン移動時間、ベースライン移動速度が含まれます。順応および運動トレーニング後の平均トレッドミル運動スコアは、各セッション中のトレッドミル運動へのコンプライアンスの指標として示されています。

スコアの範囲は1から4で、4はエクササイズトレーニングセッションの100%コンプライアンスを示しています。ここに示すように、運動ラットと非運動ラットの間で平均トレッドミル運動スコアに有意差はありません。トレッドミル順化運動中、ラットは、平均トレッドミル運動スコア3.80で示されるように、2ラウンドのトレッドミル運動を通じて順応していました。

平均トレッドミルに有意差はありません。運動スコアは、運動の2ラウンド間で観察され、運動と非運動の間の体重減少と体重の減少率に有意差が見られました。ラットは、トレッドミル運動の2ラウンド中に観察されましたが、ベースラインまたは順化期間中は観察されませんでした 運動が体重に与える影響を示す 推奨されるトレッドミル、順応手順、およびベースラインパフォーマンス測定の評価を順守することで、研究者は、特定の強度、持続時間、および頻度での運動の影響を評価できるようになります 運動に関連する神経生物学的基盤と行動結果。

このプロトコルの主な特徴は、年齢のげっ歯類が、この手順のどの時点でも足のショックを使用せずに、ほぼ100%のコンプライアンスで運動するように訓練できることです。これにより、準拠していない被験者を置き換えるために追加の被験者が不要になります。また、フットショットが神経生物学的機能に与える可能性のある交絡を防ぎます。

このプロトコルは、研究者が運動が行動や神経生物学的機能に与える影響を簡単に評価するのに役立つはずだと期待しています。