Batería de comportamiento pruebas evaluación General locomoción, fuerza Muscular y la coordinación en ratones
Summary
Pruebas de comportamiento se utilizan en ensayos pre-clínicos para evaluar los efectos fenotípicos de una enfermedad o tratamiento sobre el bienestar de los animales. Para evaluar globalmente el funcionamiento motor, seleccionamos pruebas de locomoción general, fuerza muscular y coordinación: prueba de campo abierto, la malla y la prueba del rotarod, respectivamente.
Abstract
Pruebas de comportamiento se utilizan en ensayos pre-clínicos para evaluar los efectos fenotípicos y los resultados que tiene una determinada enfermedad o tratamiento sobre la salud y el bienestar del animal. Hay numerosas pruebas de comportamiento que pueden ser aplicadas. Hemos seleccionado una prueba para la locomoción general, prueba de campo abierto (OFT); una prueba de fuerza muscular, prueba de la malla (MT); y una prueba de coordinación, la prueba del rotarod (RR). La prueba puede realizarse sobre una base semanal o mensual. Como prueba de locomoción general, las obras OFT objetivamente monitoreo de parámetros de movimiento mientras el ratón está en un aparato de campo abierto. El campo es generalmente una caja de 2′ x 2′, y los movimientos se registran a través de la detección de láser o a través de captura de vídeo. El ratón se coloca en el centro del campo abierto y permitido moverse libremente para la prueba. El MT utiliza la latencia para un ratón para caer una pantalla invertida como una medida de fuerza muscular. Un ratón se coloca en una pantalla, que se invierte en una caja clara y se mide el tiempo de su latencia a caer. Se realizan tres ensayos, con el mejor de los tres ensayos anotados para ese día. Una puntuación de 60 s es el tiempo máximo que un ratón quedo invertido. Ratones se dan un descanso de 5 minutos entre ensayos de prueba de acoplamiento. Por último, un protocolo acelerado en el RR evalúa coordinación motora y la resistencia. Durante un ensayo, un ratón camina sobre una varilla giratoria aumenta en velocidad de 4 rpm a 40 rpm durante 5 minutos. La prueba termina cuando el ratón toca el sensor de presión imantada al caer. Cada ratón somete a tres ensayos, y la mejor prueba es anotó para ese día. Este combinados datos conductuales permiten la evaluación global de la movilidad, coordinación, fuerza y movimiento de los animales. Al menos dos de las tres medidas de prueba de comportamiento debe mostrar mejora para un animal calificar como teniendo la función motora mejora general.
Introduction
El objetivo de la prueba comportamental es medir la caracterización fenotípica, ya sea en estudios para un nuevo modelo de ratón de enfermedades que afectan el sistema nervioso central o de un ensayo de un nuevo tratamiento. Hay una variedad de pruebas de comportamiento para elegir. La justificación para el uso de una combinación de pruebas de comportamiento es a menudo evaluar completamente los resultados del tratamiento clínico previo. La batería de pruebas de comportamiento en el presente documento incluye la prueba de campo abierto (OFT), prueba de la prueba de acoplamiento (MT) y el rotarod (RR).
La OFT se utiliza como una medida de actividad locomotora general1,2,3,4,5,6,7. Esta evaluación permite que el ratón para moverse libremente en un campo abierto, y las medidas tomadas son los movimientos del ratón en el transcurso de la prueba de comportamiento. Los análisis cuantitativos hizo utilizando un OFT incluyen cría, movido de distancia, tiempo pasado móviles (por ejemplo, caminar y correr) y los cambios en la actividad con el tiempo (por ejemplo, movimientos de salto y más lento/hiperactivo), razón por la cual es una útil y Análisis exhaustivo del comportamiento de roedor.
La MT se utiliza para evaluar la solidez de los ratones1,2,8,9,10,11. El uso de las cuatro extremidades para colgar de una malla de cuadrícula permite la medición no invasiva de la habilidad de los ratones para mostrar tensión sostenida del miembro mientras que oponerse a los efectos de la gravedad. Esta evaluación se realiza colocando un ratón en una malla invertida y su latencia a la sincronización. Esta prueba evalúa la fuerza muscular del ratón midiendo cuánto puede sostenerse en la pantalla invertida antes de caerse.
El RR evalúa la coordinación de un ratón mientras está usando la aceleración protocolo1,2,7,8,9,12,13. El aparato de rotarod consiste en un haz cilíndrico que gira en el aire a partir de las 4 rpm. El ratón puede aprender esta habilidad de coordinación motora y está cuestionado luego por lento, incremental aumenta hasta 40 rpm. Clásicamente, el protocolo de velocidad constante es una medida de la fuerza muscular, mientras que el protocolo de aceleración para el RR evalúa coordinación, resistencia y fuerza muscular1,2,7, 14.
Las ventajas de estas tres pruebas conductuales son son ampliamente aceptadas en los roedores comportamiento prueba comunidad2,7,8,9y cuando toma no sólo como la suma de los pruebas individuales, pero colectivamente, puede utilizarse como una evaluación global del comportamiento fenotípico de la investigación de los diferentes resultados de los tratamientos experimentales. La OFT es una de las pruebas sólo para general aparato locomotor de la actividad2. La RR también es una de las únicas maneras de evaluar coordinación2, que para utilizar el software de análisis de marcha, que no se discutirán aquí. Hay algunas maneras en las que se puede evaluar la fuerza muscular de un ratón; sin embargo, utilizando la MT o una prueba de caída de cable, se ha utilizado fundamentalmente en la literatura y es aceptado como un método confiable para las pruebas de fuerza muscular2,8,9,10, 11. muchas otras técnicas para medir la coordinación y locomoción general son muy lentos y no pueden producir datos fiables (por ejemplo, sincronización manualmente el movimiento del ratón o pintura manualmente las patas para el análisis de la marcha). Los sistemas automatizados de la OFT y el RR aumentan la fiabilidad y validez de los datos y ahorrar tiempo y esfuerzo.
Por ejemplo, dada la neurodegeneración de la modelo de ratón de la enfermedad de Sandhoff, al realizar esta batería de pruebas, la OFT sería la primera de estas pruebas para evaluar las anormalidades del motor que generalmente se ven en este modelo de ratón a partir de 3 meses de edad. Déficit en coordinación motora también debe ser evidente a partir de las 12 semanas de edad. Déficits en la fuerza muscular deben comenzar alrededor de las 14 semanas de edad, pero al final llegan a ser mucho más significativos por 16 semanas.
Estas pruebas son útiles en el estudio de las enfermedades que causan deficiencias motoras importantes, incluyendo enfermedades de neurodegenerative9 como Sandhoff enfermedad1,8,13, la enfermedad de Parkinson7, Enfermedad de Huntington, esclerosis múltiple. Las pruebas también pueden utilizarse para el estudio de envejecimiento y hacer comparativa evaluación geriátrica o medidas de salud. Disturbios de la marcha y los cambios en la locomoción y el equilibrio se ven en muchos de estos Estados de enfermedad. Sin embargo, la utilidad de estas pruebas no se limita a enfermedades con prevalencia síntomas neuromusculares.
Tenga en cuenta que no ha habido ninguna variables confusoras señaló con respecto a la motivación o la novedad de ninguna de las medidas de prueba comportamiento descritas. Es imprescindible para ciertos Estados de enfermedad y patologías que los investigadores adquieran datos conductuales preliminares antes de que el ratón muestra síntomas fenotípicos; el investigador debe entonces periódicamente (semanal) asegurar que se contabilizan todas las deficiencias motoras. Muchas enfermedades tienen un inicio rápido de síntomas fenotípicos, y sin pruebas semanales, estos síntomas no ser contablemente.
Protocol
Representative Results
Discussion
Para todas las pruebas, limpiar y desinfectar la superficie para minimizar los contagios y elementos interactivos de los ratones. También, asegúrese de que los ratones están probando dado suficientes períodos de descanso entre ensayos y comportamiento al usar el OFT, RR y Mt.
La OFT, es crítico que cada ratón se coloca en medio del campo abierto y que el programa se inicia con el lanzamiento del ratón en el centro. Asegúrese de que no hay ningunos movimientos de la mano que los sensor…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nos gustaría agradecer a la Fundación de investigación de nueva esperanza por su continuo apoyo y financiación de la investigación. También nos gustaría agradecer a Citi por apoyo financiero parcial para este trabajo.
Materials
| IITC Life Sciences Rotarod with Series 8 computing software | IITC Life Sciences | 755 | |
| Square Open Field 45 x 45 x 40 cm (grey color). Other floor color available: white, black. | Harvard Aparatus (PanLab) | 760190 | |
| Open Field Preconfigured Module | Harvard Aparatus (PanLab) | 760688 | |
| Smart V3.0 Software Platform | Harvard Aparatus (PanLab) | 760681 | |
| Video converter (analog/digital) | Harvard Aparatus (PanLab) | 760262 | |
| Roof fixing sys for camera | Harvard Aparatus (PanLab) | 760277 | |
| Analog Sony Camera & lenseNTSC | Harvard Aparatus (PanLab) | 760505 |
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