Цель поведенческие тесты, представленные здесь заключается в том, чтобы обнаружить функциональные дефициты в крыс после черепно-мозговой травмы. Четыре специальные тесты представлены которые выявления дефицита в поведения с учетом повреждения мозга конкретные районы, порой продления на один год после травмы.
С увеличением числа случаев черепно-мозговой травмы (ЧМТ) в гражданских и военных групп населения TBI в настоящее время считается хроническим заболеванием; Однако несколько исследований изучили долгосрочные последствия травмы в грызунов модели TBI. Здесь изображены поведенческие меры, которые устоявшихся в исследованиях TBI для раз рано после травмы, например, две недели, до двух месяцев. Некоторые из этих методов ранее были использованы в более поздние времена после травмы, вплоть до одного года, но очень немногие лабораториями. Вот короткий неврологические оценки для тестирования рефлексы, луч-баланс для проверки баланса, луч-прогулка для проверки баланса и координации движений и рабочую память версию Лабиринт Моррис воды, которые могут быть чувствительны к дефициту в демонстрируются методы опорной памяти. Самцов крыс были обработаны и предварительно обучены неврологических, баланс, и двигательной координации тесты до получения парасагиттальных жидкости перкуссия травмы (ИНФ) или фиктивный травмы. Крысы могут быть проверены на короткий неврологические оценки (neuroscore), луч баланс, и луч-ходить несколько раз, при тестировании на лабиринт воды может быть сделано только один раз. Эта разница, потому что крысы могут помнить задачи, таким образом смешанные результаты, если повторные испытания предпринимается попытка в то же самое животное. При тестировании от одного до трех дней после травмы, существенные различия обнаруживаются во всех трех не познавательных задач. Однако различия в задаче луч-прогулка не были обнаружить позднее момента времени (после 3 месяцев). Дефицита были обнаружены на 3 месяца в луч-баланс и на 6 месяцев в neuroscore. Дефицит в рабочей памяти были обнаружены до 12 месяцев после травмы, и дефицит в опорной памяти впервые появилась на 12 месяцев. Таким образом стандартные поведенческие тесты могут быть полезными мерами стойких поведенческих дефицита после инф.
Представленные здесь методы предназначены для обнаружения функциональные дефициты в областях конкретных мозга, вызванных экспериментальной модели TBI в крысу. Будут описаны четыре различных поведение тесты. Во-первых короткий неврологические оценки, именуемый neuroscore, могут выполняться без необходимости любого специализированного оборудования, но требует практики; Этот тест определяет дефицит в рефлексов. Во-вторых тест луч-баланса обнаруживает дефицит в способности баланс. Эта задача требует обработчика забить крыс, на основе порядкового масштаба и требует определенной подготовки обработчика. Луч-баланс тест требует узкого луча и чувствительны к дефициту в вестибулярной системы. Третий тест оценивает vestibulomotor координации. Этот тест известен как луч-Walk задачи, и хотя некоторые предварительной подготовки крысы является обязательным, эта процедура является более объективным, чем предыдущие два, как задержка для прохождения луча является объективной оценки не зависит от субъективной оценки. Эта разница, потому что измеряется время проходить через узкий пучок достичь сейфом. Луч-Walk тест требует луч больше чем луч-баланс, а также бежать коробка. Этот тест измеряет дефицита двигательной координации и баланса и таким образом чувствителен к повреждения мозжечка и мотор мозга связанных областей. Рабочей памяти версия Моррис воды лабиринт (МВМ-WM) прежде всего проверяет функция гиппокампа и интеграцию с префронтальной коры или исполнительные функции. Версия лабиринта воды Моррис показано также может использоваться для выявления дефицита в ссылки памяти1.
Эти методы были выбраны на основании их устоявшейся репутацией в литературе. Каждый из них был эффективным в многих руках с несколько штаммов крыс из разных лабораторий многочисленных лет исследований. Однако в прошлом, после травмы меры до двух недель после травмы были рассмотрены «хронических» время точек. Таким образом создать поведенческие методы для изучения хронических эффектов TBI на грызунах, эти хорошо известные методы, необходимые для оценки чувствительности для обнаружения TBI индуцированного дефицита на длиннее время очков после травмы. Хотя есть сейчас несколько грызунов моделей TBI, ИПИ модель является одним из наиболее широко используемых и применяется в этом исследовании. Эта модель была впервые опубликована в 1950-х2, и с тех пор, более чем 1000 документов использовали ИПИ в крыс3. Невропатология этого вида травмы был хорошо описанной нами4 и другие5,6,7. Вкратце нейронных травмы в гиппокампе было показано, быть дозозависимый использование фтор-Джейд пятнать в короткое время после травмы, т.е., 24-48 ч; при грубых атрофия и кавитации включая прореживания внутренней капсулы и коры было сообщено на один год после травмы6,7.
Наиболее значимым представление функции мозга оценивается с помощью поведенческих исходов после экспериментальной черепно-мозговой травмой. Однако подавляющее большинство ИПИ экспериментов, которые используют поведенческие итоги сделать меры относительно рано, обычно от 1 до 14 дней после травмы. Используя методы продемонстрировали здесь, некоторые поведенческие недостатки могут быть обнаружены до 12 месяцев после травмы1. Неврологических, брутто vestibulomotor функции, а тонкой двигательной координации были оценены в дни после травмы (PID) 1-3 и 3, 6 и 12 месяцев после операции, используя короткий неврологические оценки (Neuroscore; изменение Шэллерт8), Луч-баланс задачи и луч-Walk задачи9,10,11. Ссылки и рабочей памяти были оценены с использованием рабочей памяти версии12,1,Моррис воды лабиринт13.
При проведении любого типа поведенческих тестирования, важно быть последовательным. Эта деталь включает в себя много соображений, которые кажутся незначительными, но имеют большое влияние на реакцию животного. Важным шагом, который нельзя игнорировать это адаптационного животных для их дома клетка/жилищной ситуации до любого эксперимента. Этот препарат уменьшает воздействие животных физиологический стресс ответ, который может изменить поведенческие итоги18. Аналогичным образом абсолютно важно, что делается все возможное для обработки всех животных в том же порядке. Эта последовательность включает в себя, как упоминалось ранее, адаптационного для жилищного строительства, а также адаптационного обработки и транспортировки между номера до обучения или тестирования. Эта концепция не может переоценить. Небрежная обработка животных губительно для любой поведенческих тестирования19. Аналогичным образом все усилия необходимо предусмотреть для подопытных животных в то же время суток, будь то во время их темные или светлые цикла. Для тестов, обсуждаемые здесь тестирование на этапе светлых или темных приемлемо, до тех пор, как тесты выполняются последовательно. Тестирование в разное время в течение суточного цикла было показано, изменить поведенческие итоги18,20. Кроме того как обработчик, так и животного должны быть в состоянии стресса свободный, спокойной для того, чтобы максимально повысить точность результатов.
Особенно в случае Neuroscore ложных срабатываний и негативы являются общими. Ложных срабатываний обычно возникают, когда животное полностью не привыкли к обработке и тестирования. Животное должно быть полностью расслабленной таким образом наблюдаемых ответ рефлексивный и не из-за мышцы ужесточение от реакции из стресса или страха. Напряженной обработчик может повлиять на результаты, передавая стресс для животного. Таким образом проведение Крыса слишком жесткой или слишком свободно может как быть проблематичным. Кроме того если обработчик нервной, это может сбить с толку реакции крысы. Существует также риск, что неопытных наблюдателей будет интерпретировать ответ крыса. Хорошая подготовка и много практики важны для успеха и последовательности Neuroscore.
В общем главный интерес с этих испытаний является отсутствие большой разницы и иногда нет разницы между группами лечения. Поскольку животные могут реагировать по-разному различные обработчики, шумы, время суток и потенциально, сезонов21, должны приложить все для уменьшения всех возможных смешанных факторов.
Результаты луч-баланс и луч-Walk задач, показанных здесь показывают, что эти испытания являются полезными рано после травмы для выявления дефицита в функции vestibulomotor. Эти дефициты обычно решить за время1,14. В этой модели на 6 месяцев после травмы, решили травмы индуцированного дефицита. Результаты 6 месяцев время точки указывают, что не существует различий между НАИВНЫЙ, шам или раненых крыс; Однако все крысы были расслабляющий в их дома клетки за 6 месяцев, старения и набирает вес. Таким образом к тому времени, когда они повторно протестированных на 6 месяцев после операции (или эквивалент в случае НАИВНО), они становятся по сути старый и толстый, и поэтому все, что группы не выполняют также, как они по сравнению с их базовый день 0 результатов.
Другим важным фактором является, что поведение тест используется является правильным. К примеру тесты, работающих здесь считается представляют функции мозга конкретных областей. Одним из примеров является вестибулярной системы, которая имеет важное значение для баланса. Областях мозга, участвующие в сенсомоторной функции, такие как коры включая сенсомоторной коры, таламус, кортикоспинальных нейронов, базальных ганглиев, Нигро-Полосатое тело, чтобы назвать несколько, все участвуют в vestibulomotor координации. Таким образом дефицита в луч-баланс или луч-Прогулка указывают на потенциальные недостатки в этих областях. Кроме того гиппокамп и префронтальной коры участвуют в учить и память, функции проверен рабочей памяти воды лабиринт. Даже тогда, когда выбран правильный тест, ограничения тестов, которые заняты необходимо иметь в виду. Например ни одно из испытаний, здесь представлены чувствительны к дефициту в настроении, такие как депрессия, беспокойство или социальных взаимодействий, например агрессии, принятия решений или импульсивность. Вновь, необходимо выбрать соответствующий тест для области поведение и мозг оцениваться.
Интерпретация и анализ поведенческих данных необходимо подходить с осторожностью. Настоятельно рекомендуется включить анализ мощности каждого типа испытаний отдельно, потому что, используя поведенческие итоги как мера нейронных дефицита, является по своей природе, суровая мера тонкий эффект. Кроме того различные тесты требуют различных видов статистического анализа. К примеру Neuroscore и луч-баланс испытания, описанные зависят от интерпретации обученных наблюдателей оценка поведения, используя порядковые шкалы. Эти типы данных не являются непрерывными и не нормально распределенной, так непараметрической статистики должны использоваться, например Крускала-Уоллиса, как показано в разделах 6.1 и 6.2. Кроме того луч-Walk и лабиринт испытания рабочей памяти воды производят данные являются непрерывными и нормально распределенной, так что параметрические статистические данные могут использоваться, например односторонний дисперсионный анализ или неоднократные меры двустороннего ANOVA, как показано в разделах 6.3 и 6.4.
Поведенческих задач, представленные здесь выдержали испытание временем и дать воспроизводимые результаты, особенно когда в паре с моделью ИПИ в крыс, хотя существуют многие другие методы поведенческого тестирования для черепно-мозговой травмы. Neuroscore является короткий оценки выполняется с минимальным оборудования. Другие тесты рефлексов и прочность доступны и могут быть включены в неврологические оценки, как боковые pulsion задачи, акинезии тест, тест наклонной плоскости и прочность сцепления (см. Фудзимото et al. 22 и золото и др. 23). луч-баланс и луч-Walk описанных задач являются мерами дефицита vestibulomotor после травмы. Vestibulomotor координации может считаться одним из показателей валового двигательного поведения, в то время как другие меры брутто двигательного дефицита включают Rotarod, вращающийся полюс и открыть поле деятельности. Возможность купаться, измеряется скорость плавания во время воды лабиринт, также является показателем валового двигательной координации22,23. Рабочая память воды лабиринт задача завершается этот набор тестов, обнаружения, обе ссылки дефицита памяти (обозначается суда 1) и работы памяти дефицита (обозначается суда 2 или разница между 1 Суда и суда 2). Другие меры по когнитивной функции включают в себя восемь руку радиальные лабиринте, Барнс лабиринт, Роман объект признания испытаний и различных вариаций лабиринт воды. Эти варианты включают оригинальные лабиринт воды Моррис и III Лашли лабиринт (снова см. Фудзимото et al. 22 и золото и др. 23). Эта батарея тестов оказался полезным рано после травмы и, в различной степени, до 12 месяцев после травмы1.
Кроме того задачи, продемонстрировали здесь могут использоваться с различными штаммами, пола и возраста крыс; Однако жилье может потребоваться быть сделаны для различных размеров и в случаях большей слабости. Например старые, тяжелее крыс нужен широкий луч для задачи луч-баланс и возрасте, хрупкая крыс, может нужно лабиринт короче продолжительность раз плавать в воде. Таким образом есть места для гибкости в ходе этих испытаний и потенциал для развития новых тестов для размещения различных ситуаций и гипотезы.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарим Ian жирный шрифт для помощи с хирургической подготовки субъектов и Элизабет Sumner за ее тщательного редактирования. Эти исследования были завершены как часть команды, финансируется проект Moody поступательные травматических повреждений исследования мозга.
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/ |