Das Ziel der hier vorgestellten Verhaltens Tests ist es, funktionelle Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung zu erkennen. Vier spezielle Tests werden vorgestellt, die Defizite im Verhalten zu reflektieren die Schäden an bestimmte Hirnareale zeitweise Verlängerung bis zu einem Jahr nach Verletzung zu erkennen.
Mit der steigenden Inzidenz von traumatischen Hirnverletzungen (TBI) in zivilen und militärischen Populationen gilt TBI jetzt eine chronische Erkrankung; jedoch haben einige Studien die langfristigen Auswirkungen der Verletzung im Nager-Modelle von TBI untersucht. Hier sind Verhaltensmaßnahmen, die für Zeiten nach Verletzung, wie zwei Wochen bis zwei Monate früh etablierte in der TBI Forschung sind. Einige dieser Methoden haben zuvor zu späteren Zeitpunkten nach Verletzungen, bis zu einem Jahr, sondern durch sehr wenige Labors verwendet worden. Die Methoden gezeigt, hier finden Sie eine kurze neurologische Beurteilung testen Reflexe, eine Balkenwaage, Gleichgewicht, ein Strahl-Spaziergang zum testen, Balance und motorische Koordination und eine funktionierende Speicher Version von Morris Wasser-Irrgarten, der empfindlich auf Defizite in zu testen Referenz-Speicher. Männliche Ratten wurden bearbeitet und vorab geschult, um neurologische, balance und motorische Koordination testet vor dem Empfang parasagittalen Fluid Percussion Verletzungen (FPI) oder Schein-Verletzungen. Ratten können über die kurze neurologische Beurteilung (Neuroscore), die Balkenwaage getestet werden und der Strahl-Walk mehrere Male während des Tests auf dem Wasser-Labyrinth kann nur einmal durchgeführt werden. Dieser Unterschied ist da Ratten erinnern können die Aufgabe, die Ergebnisse so verwirrende, wenn wiederholte Tests im gleichen Tier versucht wird. Beim Testen von ein bis drei Tage nach der Verletzung, sind signifikante Unterschiede in allen drei nicht-kognitive Aufgaben erkannt. Unterschiede in der Strahl-Walk Aufgabe waren jedoch nicht nachweisbar zu späteren Zeitpunkten (nach 3 Monaten). Defizite wurden 3 Monate in der Balkenwaage und 6 Monate in der Neuroscore erkannt. Defizite im Arbeitsgedächtnis festgestellt bis 12 Monate nach der Verletzung, und eine Defizit in einem Referenz-Speicher erschien erstmals nach 12 Monaten. So können Verhaltensstörungen Standardtests sinnvolle Maßnahmen der anhaltenden Verhaltensstörungen Defizite nach FPI sein.
Die hier vorgestellten Methoden sollen funktionelle Defizite in bestimmten Hirnarealen induziert durch ein experimentelles Modell der TBI bei der Ratte zu erkennen. Vier unterschiedliche Verhalten Tests werden beschrieben. Erstens kann die kurze neurologische Beurteilung, genannt die Neuroscore durchgeführt werden, ohne irgendwelche Ausrüstung spezialisiert, aber erfordert Praxis; dieser Test erkennt Defizite in Reflexe. Zweitens erkennt der Balkenwaage Test Defizite in der Fähigkeit zur balance. Diese Aufgabe erfordert die Handler, die Ratte, basierend auf einer Ordinalskala zu erzielen und erfordert einige Übung des Handlers. Die Balkenwaage Test erfordert einen schmalen Balken und reagiert empfindlich auf Defizite im vestibulären System. Der dritte Test prüft Vestibulomotor Koordination. Dieser Test ist bekannt als die Strahl-Walk-Aufgabe, und obwohl einige vor dem Training der Ratte erforderlich ist, dieses Verfahren ist objektiver als die beiden vorhergehenden wie die Latenz, den Strahl zu durchqueren ein objektiver Maßstab nicht abhängig von subjektiven Wertung ist. Dieser Unterschied ist da die Zeit, um einen schmalen Balken um einen Safe zu erreichen durchqueren gemessen wird. Der Strahl-Gehtest erfordert einen längeren Lichtkegel als die Balkenwaage sowie eine Flucht-Box. Dieser Test misst Defizite in der motorischen Koordination und Gleichgewicht und somit anfällig für Schäden an das Kleinhirn und der motor damit verbundene Hirnareale. Die Arbeitsversion Speicher von Morris Wasser-Irrgarten (MWM-WM) testet in erster Linie hippocampal Funktion und Integration mit dem präfrontalen Kortex oder Führungsaufgabe. Die Version von der Morris-Wasser-Irrgarten gezeigt einsetzbar auch Defizite in Referenz Speicher1zu erkennen.
Diese Methoden wurden basierend auf ihren etablierten Track Record in der Literatur gewählt. Jeder hat über viele Jahre der Forschung in vielen Händen aus verschiedenen Labors mit mehreren Stämmen von Ratten wirksam erwiesen. Jedoch in der Vergangenheit misst nach der Verletzung bis zu zwei Wochen nach Verletzung galten als “chronisch” Zeitpunkte. So induziert diese bekannte Methoden für Sensibilität zu erkennen TBI ausgewertet werden musste um verhaltenstherapeutischen Techniken für die Untersuchung der chronischen Effekte von TBI bei Nagetieren zu etablieren, Defizite auf längere Zeit zeigt nach Verletzung. Jetzt gibt es mehrere Nager-Modelle von TBI, FPI-Modell ist eines der am weitesten verbreitete, und wird in dieser Studie angewendet. Dieses Modell wurde erstmals in den 1950er Jahren2veröffentlicht und seitdem haben mehr als 1.000 Papiere FPI in Ratten3beschäftigt. Die Neuropathologie dieser Art von Verletzungen wurde gut beschrieben von uns4 und andere5,6,7. Kurz, neuronalen Verletzungen im Hippocampus nachweislich dosisabhängig mit Fluoro-Jade Färbung in kurzer Zeit nach der Verletzung, d. h., 24-48 h werden; beim Brutto-Atrophie und Kavitation wurde einschließlich der Ausdünnung der Capsula und Kortex ein Jahr nach Verletzungen6,7berichtet.
Die sinnvollste Darstellung der Funktion des Gehirns wird mithilfe von Verhaltensstörungen Zielparameter nach einer experimentellen Gehirnverletzung beurteilt. Jedoch stellen die überwiegende Mehrheit der FPI-Experimente, mit denen Verhaltens Ergebnisse Maßnahmen relativ früh, in der Regel von 1 bis 14 Tage nach der Verletzung. Mit den Methoden, die hier demonstriert, einige Verhaltensstörungen Defizite, bis 12 Monate nach der Verletzung1erkannt werden können. Feinmotorische Koordination, neurologische Funktion und grober Vestibulomotor Funktionalität wurden an posttraumatischen Tagen (PIDs) 1-3 und bei 3, 6 und 12 Monate nach der Operation, mit einer kurzen neurologische Beurteilung bewertet (Neuroscore; von Schallert8geändert), die Balkenwaage Aufgabe, und der Strahl-Walk Aufgabe9,10,11. Referenz und Arbeitsspeicher wurden anhand einer Arbeitsversion Speicher der Morris Wasser Labyrinth1,12,13.
Wenn Sie jede Art von Verhaltensstörungen Tests durchführen, ist es wichtig, konsequent zu sein. Dieses Detail beinhaltet viele Überlegungen, die unbedeutend erscheinen, aber haben einen großen Einfluss auf die Reaktion des Tieres. Akklimatisierung von Tieren in ihrer Heimat-Käfig/Wohnsituation vor jedem Experiment ist ein wichtiger Schritt, der nicht zu übersehen ist. Dieses Präparat verringert die Wirkung der Tiere physiologischen Stress-Reaktion, die Verhaltensstörungen Ergebnisse18verändern können. Ebenso ist es unerlässlich, dass alle Anstrengungen unternommen werden, um alle Tiere in der gleichen Weise zu behandeln. Diese Konsistenz beinhaltet wie bereits erwähnt, Akklimatisierung zu Wohnraum und auch Akklimatisierung, Umschlag und Transport zwischen den Räumen vor dem training oder testen. Dieses Konzept kann nicht überbewertet werden. Schlampigen Umgang mit tierischen ist katastrophal, Verhaltensstörungen Test19. Ebenso muss jede Anstrengung unternommen werden, um Tiere zu testen, zur gleichen Zeit des Tages, ob während ihres dunkel oder hell. Für die Tests hier diskutiert ist in hellen oder dunklen Phase testen akzeptabel, solange die Tests konsequent durchgeführt werden. Tests zu verschiedenen Zeitpunkten während der zirkadianen Zyklus hat sich gezeigt, Verhaltensstörungen Ergebnisse18,20zu ändern. Darüber hinaus muss der Handler als auch das Tier in einen Spannungszustand frei, ruhig sein um die Genauigkeit der Ergebnisse zu maximieren.
Insbesondere bei den Neuroscore sind false Positives und Negatives. Fehlalarme treten normalerweise auf, wenn ein Tier nicht vollständig an Handlings- und Prüfautomaten gewöhnt ist. Das Tier muss die beobachteten Reaktion reflexive und nicht durch Muskeln anziehen Stress oder Angst reagieren ist völlig entspannt sein. Ein angespannter Handler kann die Ergebnisse beeinflussen, durch Übertragung von Stress für das Tier. Daher können die Ratte zu halten, zu eng oder zu locker beide problematisch sein. Darüber hinaus, wenn der Handler nervös ist, kann dies die Reaktion der Ratten verwechseln. Es gibt auch die Gefahr, dass unerfahrene Beobachter die Ratte Antwort fehlinterpretiert werden. Gute Ausbildung und viel Übung sind unerlässlich für den Erfolg und die Konsistenz der Neuroscore.
Im Allgemeinen ist die Hauptsorge mit diesen Tests der Mangel ein großer Unterschied, und manchmal keinen Unterschied zwischen den Behandlungsgruppen. Da Tiere auf verschiedenen Handler, Geräuschen, Tageszeiten, und potenziell Jahreszeiten21unterschiedlich reagieren können, muss alles getan werden, um alle möglichen Störfaktoren zu reduzieren.
Die Ergebnisse der hier gezeigten Balkenwaage und Beam-Walk Aufgaben zeigen, dass diese Tests nützlich früh nach Verletzung, Defizite in der Vestibulomotor Funktion zu erkennen. Diese Defizite beheben in der Regel über Zeit1,14. In diesem Modell haben um 6 Monate nach der Verletzung, die Verletzungen verursachten Defizite behoben. Die Ergebnisse der vorliegenden 6 Monate Zeit zufolge gibt es keine Unterschiede zwischen NAIVE, Schein oder verletzte Ratten; Allerdings haben alle Ratten entspannend in ihrer Heimat Käfigen seit 6 Monaten, Altern und Gewichtszunahme. So mit der Zeit, die sie nach 6 Monaten nach der Operation (oder gleichwertig im Falle naiv) erneut getestet werden, sind sie im wesentlichen immer alt und Fett, und deshalb alles, was die Gruppen nicht durchführen, sowie sie im Vergleich zu ihrer Grundlinie Tag 0 ergibt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass der Verhalten-Test verwendet, der richtige Test. Zum Beispiel sind die hier eingesetzte Tests gedacht, die Funktion von bestimmten Hirnarealen zu vertreten. Ein Beispiel ist das vestibuläre System, das für Gleichgewicht wichtig. Hirnareale beteiligt sensomotorische Funktion, z. B. der Hirnrinde einschließlich sensomotorischen Kortex, Thalamus, kortikospinalen Neuronen, Basalganglien, Nigro-Striatum, um nur einige zu nennen sind in Vestibulomotor Abstimmung aller Beteiligten. So zeigen Defizite in der Balkenwaage oder Balken-Walk potenzielle Defizite in diesen Bereichen. Darüber hinaus engagieren sich der Hippocampus und präfrontalen Kortex in das Lernen und Gedächtnis, die Funktionen von Arbeitsspeicher-Wasser-Irrgarten getestet. Auch wenn der richtige Test ausgewählt wird, müssen die Grenzen der Tests, die beschäftigt sind im Auge behalten. Keiner der hier vorgestellten Tests sind zum Beispiel empfindlich auf Defizite in der Stimmung, wie Depression, Angst oder soziale Interaktionen wie Aggression, Entscheidungsfindung oder Impulsivität. Um es zu wiederholen, ist es unerlässlich, den entsprechenden Test für den Verhalten und Gehirn ausgewertet werden.
Interpretation und Analyse von Verhaltensdaten müssen mit Vorsicht angegangen werden. Es wird dringend empfohlen, Machtanalysen jede Art von Prüfung separat aufzunehmen weil mit Verhaltensstörungen Ergebnis als ein Maß für ein neuronales Defizit ist naturgemäß ein ungenaues Maß eine subtile Wirkung. Darüber hinaus erfordern verschiedene Tests verschiedener statistischer Analysen. Die Neuroscore und Balkenwaage Tests beschrieben sind beispielsweise abhängig von der Auslegung der einen ausgebildeten Beobachter das Verhalten mit einer Ordinalskala Tor. Diese Datentypen sind nicht kontinuierlich und nicht normalverteilte, also nichtparametrische Statistiken sollte verwendet werden, wie der Kruskal-Wallis-Test, wie Abschnitte 6.1 und 6.2 gezeigt. Alternativ die Strahl-Walk und arbeiten Gedächtnistests Wasser Labyrinth erzeugen Daten, die kontinuierlich sind und normal verteilte, also parametrische Statistiken genutzt werden, z. B. einfache ANOVA oder wiederholt Maßnahmen zwei-Wege-ANOVA, wie Abschnitte 6.3 und 6.4 demonstriert.
Die behavioralen Aufgaben hier vorgestellten haben den Test der Zeit bestanden und reproduzierbare Ergebnisse zu geben, vor allem, wenn gepaart mit der FPI-Modell bei Ratten, obwohl viele andere Testmethoden Verhaltens für Hirnverletzung existieren. Die Neuroscore ist eine kurze Einschätzung mit einem Minimum an Ausrüstung durchgeführt. Andere Tests der Reflexe und Stärke stehen zur Verfügung und konnten in eine neurologische Beurteilung, wie die seitlichen Pulsion-Aufgabe, die Bewegungsarmut Test, die schiefe Ebene Test und Griffstärke (siehe Fujimoto Et Al. übernommen werden 22 und Gold Et al. 23). die Balkenwaage und Beam-Walk beschriebene Aufgaben sind Maßnahmen der Vestibulomotor Defizite nach Verletzung. Vestibulomotor Koordination kann ein Maß für die Brutto lokomotorische Verhalten, während andere Maßnahmen der groben motorischen Defizite Rotarod, rotierenden Mast umfassen, und öffnen Sie Feld Aktivität, betrachtet werden. Die Fähigkeit zu schwimmen, ist gemessen als Schwimmen Geschwindigkeit während der Wasser-Irrgarten auch ein Hinweis auf grobe motorische Koordination22,23. Die arbeitenden Speicher Wasser Labyrinth Aufgabe abgeschlossen ist diese Reihe von Tests durch erkennen beide verweisen Gedächtnisdefizite (gekennzeichnet durch Studie 1) und Gedächtnisstörungen (gekennzeichnet durch Studie 2 oder der Unterschied zwischen Test 1 und Test 2) arbeiten. Weitere Maßnahmen der kognitiven Funktion umfassen acht Arm radial Labyrinth, Barnes Labyrinth, neuartige Objekt Anerkennung zu testen und verschiedene Variationen von der Wasser-Irrgarten. Diese Variationen sind die ursprünglichen Morris Wasser-Irrgarten und Labyrinth Lashley III (siehe wieder Fujimoto Et al. 22 und Gold Et al. 23). dieser Testbatterie hat sich als hilfreich erwiesen früh nach einer Verletzung und in unterschiedlichem Maße heraus bis 12 Monate nach der Verletzung1.
Darüber hinaus können die Aufgaben hier gezeigt mit verschiedenen Stämmen, Geschlecht und Alter von Ratten verwendet werden; Unterkünfte müssen jedoch für unterschiedliche Größen und in Fällen von größeren Gebrechlichkeit erfolgen. Zum Beispiel ältere, schwerere Ratten benötigen einen breiteren Strahl für die Balkenwaage Aufgabe und alte, gebrechliche Ratten, kann kürzerer Dauer Schwimmen oft im Wasser müssen Labyrinth. So gibt es Raum für Flexibilität in diesen Tests und Potenzial für die Entwicklung neuer Tests für unterschiedliche Situationen und Hypothesen.
The authors have nothing to disclose.
Wir danken Ian Bolding für Unterstützung bei der OP Vorbereitung der Themen und Elizabeth Sumner für ihre sorgfältige Bearbeitung. Diese Studien wurden als Teil eines Teams finanziert das Moody-Projekt für die translationale Forschung in traumatischen Gehirn Verletzungen abgeschlossen.
Sprague-Dawley rats | Charles Rivers Laboratories 251 Ballardvale St Wilmington, MA 01887-1096 Phone: 800-522-7287 |
CD-IGS rats, strain code 001 | male, albino, 300-350g at arrival |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Beam-Balance | |||
Beam | home built | wood, 25" l x 1" h x 3/4" w sealed with polyurethane varnish | |
C-clamp | Home Depot | 1422-C | 2 1/2" |
barrier | Home Depot | styrofoam, 18" x 17 1/2" | |
table (for both BB & BW) | generic office supply | 37" h x 30" w x 60" l | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Beam-Walk | |||
Beam | home built | wood 38-1/2" l x 1-3/4" h x 1" w sealed with polyurethane varnish (~ 37" off floor) | |
escape box | home built | woodpainted black 12 1/2 " l x 9" h x 7-1/4" w | |
nails (pegs) | 2" | ||
hinges | |||
clamps | |||
white noise machine | San Diego Instruments 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121 Phone: (858)530-2600 |
http://www.sandiegoinstruments.com/libraries/misc/datasheets/whitenoise.pdf | |
light | Home Depot | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Morris Water Maze | |||
fiberglass pool | manufacturer unknown | ||
(similar to one made by SDI) | San Diego Instruments | 7000-0723 | 72" diameter x 30" deep (~ 500 gal) |
plexiglass platform | hand-made by Maggie Parsley | 10 cm diameter, 26" tall with silicone applied to the surface of the platform to provide a gripping surface | |
(similar to one made by SDI) | SDI | 7500-0272 | |
plexiglass animal boxes w/ lids | UTMB Machine Shop | 2 boxes, 10" w x 16" L x 9" h | |
spot lights/ heat lamps | Home Depot | 3 around pool, 2 over boxes to dry animals | |
AnyMaze | San Diego Instruments 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121 Phone: (858)530-2600 |
/9001 | http://www.sandiegoinstruments.com/any-maze-video-tracking/ |