This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.
שינויים ארוכי טווח במוח או 'הגמישות מוחית' עומדים בבסיס התנהגות מסתגלת ותיקון המוח הבא מחלה או פציעה. יתר על כן, יחסי גומלין עם הסביבה שלנו יכולים לגרום לגמישות מוחית. יותר ויותר, מחקר מנסה לזהות אילו סביבות לעורר גמישות מוחית מועילה לטיפול במוח והפרעות התנהגות. שתי מניפולציות סביבתיות מתוארות בי להגדיל או להקטין את מספר immunopositive hydroxylase טירוזין (TH +, אנזים שער הגבלה בדופמין סינתזה (DA)) תאי עצב במוח התיכון העכבר הבוגר. הראשון כולל גברים זיווג ונקבות עכברים יחד ברציפות במשך השבוע 1, אשר מגדיל TH + נוירונים המוח התיכון בכ -12% בגברים, אך יורד TH + נוירונים המוח התיכון בכ -12% בנשים. השנייה כוללת עכברי דיור ברציפות במשך 2 שבועות ב'סביבות מועשרים "(EE) המכילות גלגלי ריצה, צעצועים, חבלים, חומר קינון, וכו ', שבו אניncreases TH + נוירונים המוח התיכון בכ -14% בגברים. בנוסף, פרוטוקול מתואר במקביל יציקת תרופות ישירות לתוך המוח התיכון במניפולציות הסביבתיות אלה כדי לסייע בזיהוי מנגנוני פלסטיות מוח לסביבה מושרה. לדוגמא, EE-גיוס של יותר TH + נוירונים המוח התיכון הוא בוטל על ידי מצור מקביל של קלט סינפטי על נוירונים המוח התיכון. יחד, נתונים אלה מצביעים על כך שמידע על הסביבה מועבר באמצעות קלט סינפטי לנוירונים המוח התיכון כדי לעבור או לבטל ביטוי של גני 'DA'. כך, גירוי סביבתי מתאים, או תרופת מיקוד של המנגנונים העומדים בבסיס, עשויה להיות מועילה לטיפול בהפרעות במוח והתנהגות הקשורים לחוסר איזון בDA המוח התיכון (למשל מחלת פרקינסון, קשב וריכוז והפרעת היפראקטיביות, סכיזופרניה, והתמכרות לסמים).
הוא חשב DArgic איתות על ידי תאי עצב באזור הגחון tegmental (VTA) וcompacta סעיפי nigra substantia (SNC) של המוח התיכון להיות חשוב להתנהגויות קוגניטיביות, רגשיות ומוטורי מוטיבציה גמול. עם זאת, איתות DA המוח התיכון יותר מדי או מעט מדי גורמת לתסמינים רבים השבתה במגוון רחב של הפרעות נוירולוגיות (למשל מחלת פרקינסון, קשב וריכוז והפרעת היפראקטיביות, סכיזופרניה, והתמכרות לסמים). תרופות שתגדלנה או יקטינו DA האיתות להקל על תסמינים אלה, אולם הם גם מייצרים תופעות לוואי מיוחסות לאיתות dysregulated והשפעות חוץ-היעד. יעילות תרופה גם יורדת לאורך זמן בשל תגובות מפצות של המוח. האתגר לכן הוא להחזיר איתות DA המוח התיכון נורמלית באופן יותר ממוקד ופיזיולוגי, וגישה מועדפת היא על ידי הגדלת או הפחתת מספר תאי עצב DA המוח התיכון.
ראיות הולכות ומצטברות במשך sevהעשורים eral שהביטוי של גנים וחלבונים מעורבים בחילוף חומרים וDA סחר וקטכולאמינים אחרים בתאים בוגרים הוא לשינוי (שנסקרו ב1). במוח תיכון, מספר immunopositive hydroxylase טירוזין (TH +, אנזים שער הגבלה בסינתזת DA) נוירונים ירידות לאחר מכן מגדילה הבא ממשל עצבי 2,3, בעוד שמספר TH immunonegative (TH-) נוירונים מציג את הדפוס ההפוך (כלומר עליות לאחר מכן יורד 3). זה עולה בקנה אחד עם אובדן ולאחר מכן לקבל של 'פנוטיפ DA "על ידי חלק מתאים. מספר הנוירונים TH + וTH- SNC גם הוכח לשנות כיוונים שווים אך הפוכים לאחר טיפולים שונים המשנים את הפעילות החשמלית של תאים אלה 4,5. לדוגמא, עירוי של הקטנות-המוליכות, אשלגן מופעל סידן (SK) apamin אנטגוניסט ערוץ למוח תיכון 2 שבועות מקטין את מספר TH + ועליות (באותו הסכום) נוmber של TH- SNC נוירונים 4,5. בניגוד לכך, עירוי של SK אגוניסט ערוץ 1-EBIO מגדיל את מספר TH + ויורד (באותו הסכום) מספר הנוירונים TH- SNC 4,5. שינויים דומים נראו הבא מגוון טיפולי מיקוד פעילות עצבית SNC, כוללים כמה שממוקדים תשומות מביא 4. תקנה זו לכאורה של מספר הנוירונים SNC DArgic על ידי פעילות עצבית וקלט מביא מעלה את האפשרות שהסביבה או ההתנהגות יכולה להשפיע על מספר הנוירונים SNC. יש אכן עכברים בוגרים שנחשפו לסביבות שונות TH פחות או יותר המוח התיכון (SNC וVTA) + נוירונים, ולפחות חלק משינויים הנגרם סביבה אלה בוטלו על ידי מצור מקביל של קלט הסינפטי במוח תיכון 6. המטרות של תקשורת זו הן: (1) לספק פרטים נוספים על כיצד ליישם המניפולציות הסביבתיות שלנו וחליטות בסמים; ו- (2) ולמסור נתונים נוספים התומכים לטענה שלנו שהדוארnvironment מסדיר את מספר תאי עצב DA המוח התיכון, באמצעות קלט מביא.
מניפולציות סביבתיות
המוטיבציה מאחורי העיצוב של מניפולציות אלה סביבתיים (זיווג בין המינים והעשרה סביבתית) הייתה לקבוע האם הסביבה, ו / או התנהגות תתבקש על ידי הסביבה, קשורה לשינויים במספר תאי עצב DA המוח התיכון. הדגש היה אפוא במ…
The authors have nothing to disclose.
This study was supported by the National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Project grant 1022839. AJH is an Australian Research Council (ARC) FT3 Future Fellow (FT100100835). The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health acknowledges support from the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Grant.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Isofluorane | Baxter Healthcare Pty Ltd, Baxter Drive, NSW 2146, Australia | AHN3640 | |
ALZET Osmotic pump 1002 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004317 | |
ALZET Brain infusion kit 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004760 | |
ALZET cannula holder 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0008860 | |
Vertex Monomer Self-curing (dental acrylic solvent) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands | n/a | |
Vertex Self Curing (dental acrylic powder) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands | n/a | |
METACAM (Meloxicam) | Troy Laboratories, 98 long Street, smithfield NSW 2164 Australia | L10100 | |
Sodium Pentobarbitone | Lethabarb, Virbac, Milperra, NSW, Australia | 571177 | |
Normal goat serum | chemicon-temecula, CA | S26-Litre | |
Triton X-100 | Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | 1.08603.1000 | |
Polyclonal rabbit anti-tyrosine hydroxylase | Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | AB152 | |
Polyclonal biotinylated goat anti-rabbit | Dako Australia Pty. Ltd., Suite 4, Level 4, 56 Berry street, North Sydney, NSW, Australia 2060 | EO432 | |
Avidin peroxidase | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | A3151-1mg | |
Diamino-benzidine | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | D-5637 | |
Stereo Investigator | MicroBrightField Bioscience, 185 Allen Brook Lane, Suite 101, Williston, VT 05495 | n/a |