외상성 뇌 손상 다음 성인 쥐에서 공간 작업 메모리를 평가 하기 위한 메트릭 테스트
1Department of Anesthesiology and Critical Care,Soroka Medical Center, Ben-Gurion University of the Negev, 2Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine,Mayo Clinic, 3Department of Neurosurgery, Soroka University Medical Center and the Faculty of Health Sciences,Ben-Gurion University of the Negev, 4Department of Physiology, Faculty of Biology, Ecology and Medicine,Dnepropetrovsk State University
Summary
외상성 뇌 손상 (TBI) 일반적으로 메모리 손상과 관련 된. 여기서는 메트릭 작업을 통해 TBI 후 공간 작업 메모리를 평가하는 프로토콜을 제시합니다. 메트릭 테스트는 TBI 후 공간 작업 메모리 장애를 연구하는 유용한 도구입니다.
Abstract
감각에 장애, 단기, 그리고 장기 메모리 외상성 뇌 손상 후 일반적인 부작용 (TBI). 인간 연구의 윤리적 한계로 인해 동물 모델은 치료 방법을 테스트하고 조건의 메커니즘 및 관련 합병증을 연구하기 위해 적절한 대안을 제공합니다. 실험설치류 모델은 접근성, 저렴한 비용, 재현성 및 검증된 접근 법으로 인해 역사적으로 가장 널리 사용되었습니다. 서로 다양한 거리와 각도에서 두 오브젝트의 배치를 기억하는 기능을 테스트하는 메트릭 테스트는 TBI 후 공간 작업 메모리(SWM)에서 손상을 연구하는 기술입니다. 메트릭 작업의 중요한 장점은 동적 관찰, 저비용, 재현성, 상대적 구현 용이성 및 낮은 응력 환경의 가능성을 포함합니다. 여기서는 TBI 후 성인 쥐에서 SWM의 손상을 측정하는 메트릭 테스트 프로토콜을 제시합니다. 이 시험은 뇌 기능의 생리학 및 병리 생리학을 보다 효과적으로 평가하는 실행 가능한 방법을 제공합니다.
Introduction
중등도 외상성 뇌손상(TBI) 후주의, 집행기능, 특정 기억력 결핍 등의 신경학적 결핍의 유병률은 50%이상1,2,3,4,5,6,7,8이다. TBI는 공간 단기, 장기 및 작업 메모리9에심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 이러한 메모리 장애TBI의 설치류 모델에서 관찰 되었습니다. 설치류 모델은 메모리를 테스트하는 기술의 개발을 가능하게하여 TBI가 신경 메모리 시스템의 메모리 처리에 미치는 영향에 대한 심층적인 검사를 가능하게 했습니다.
각각 토폴로지 및 메트릭 공간 정보 처리와 관련된 두 가지 테스트는 공간 작업 메모리(SWM)를 측정하는 데 도움이 됩니다. 토폴로지 테스트는 개체 주변의 환경 공간 또는 관련 연결 공간 또는 인클로저의 크기를 변경하는 데 따라 달라지며 메트릭 테스트는 개체10,11사이의 각도 또는 거리의 변화를 평가합니다. 굿리치-헌사커 등은 먼저 쥐에 대한 인간 토폴로지 시험을적용하여 공간 정보처리(11)에서정수리 피질(PC) 및 등쪽 해마의 역할을 해리하기 위해 메트릭 작업을 적용하였다. 마찬가지로 Gurkoff와 동료들은 측면 유체 타악기 손상9후 메트릭, 위상 및 측두구 주문 메모리 작업을 평가했습니다. 뇌의 특정 영역에 손상과 메트릭 또는 토폴로지 메모리의 손상 사이에 상관 관계가 있습니다. 미터법 기억 장애는 해마의 양측 등쪽 성 축균 및 코르누 암모니(CA) 하위 영역 CA3의 병변과 관련이 있으며, 토폴로지 메모리 장애는 양측 정수리 피질병변(10,12)과관련이 있음을 시사하였다.
이 프로토콜의 목적은 메트릭 작업을 통해 쥐 집단의 공간 메모리 적자를 평가하는 것입니다. 이 방법은 뇌 손상 후 SWM의 메커니즘을 조사하기에 적합한 대안이며, 그 장점은 구현의 상대적 용이성, 높은 감도, 재현성의 낮은 비용, 동적 관찰의 가능성 및 낮은 스트레스 환경을 포함한다. 반즈미로(13,14)및 모리스 수중 항법작업(15,16,17)또는 공간 미로작업(18,19)과같은 다른 행동 작업에 비해, 이 메트릭 테스트는 덜 복잡하다. 구현의 용이성으로 인해 메트릭 테스트는 짧고 스트레스가 적은 훈련 기간이 필요하며 2 일9: 1 일 동안 습관과 1 일 동안 만 수행됩니다. 더욱이, 제안된 시험은 참신한 객체 인식(NOR) 작업과 같은 다른 저스트레스 테스트보다 수행하기 쉬우며, 습관의 여분의 날이 필요하지않다(20).
이 논문은 뇌 손상 후 SWM을 평가하기위한 간단한 모델을 제공합니다. TBI SWM 이후의 이 평가는 병리생리학에 대한 보다 포괄적인 조사를 지원할 수 있습니다.
Protocol
이 실험은 헬싱키와 도쿄 선언의 권고와 유럽 공동체의 실험 동물 사용에 대한 지침에 따라 수행되었습니다. 실험은 네게브의 벤 구리온 대학의 동물 관리 위원회에 의해 승인되었다. 프로토콜 타임라인은 그림 1에설명되어 있습니다. 1. 외과 적 절차 및 유체 타악기 TBI 1 ±2-1°C의 실온에 수용된 남성과 여성 성인 Sprague-Dawley 쥐를 선택하고 습도는…
Representative Results
그룹 간의 비교의 중요성은 Mann-Whitney 테스트를 사용하여 결정되었습니다. 결과의 통계적 유의성은 P < 0.05에서 고려되었다, 통계적으로 높은 관련성은 P < 0.01에서 측정되었다. 결과는 내정간섭 의 앞에 모든 단 과 TBI 후에 28 일 사이 NSS에 있는 다름을 보여주지 않았습니다. 각 그룹은 12명의 암컷 또는 12개의 수컷 쥐로 구성되었습니다. TBI가 표 1에제시된 후 48h를 ?…
Discussion
메트릭 공간 정보 프로세스를 구체적으로 타겟팅하여 이 메트릭 테스트는 TBI 후 메모리 결핍을 이해하는 데 필요한 도구를 제공합니다. 이 백서에 제시된 프로토콜은 이전에 설명된 동작작업(11)을수정한 것입니다. 이전에 설명한 메트릭 작업 중 하나는 각각 세 개의 습관 세션과 하나의 테스트 세션으로 구성된 두 개의 서로 다른 패러다임을 사용했습니다. 첫 번째 패러다임은 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
올레나 세브리노프스카 교수에게 감사드립니다. 메리나 쿠체리아바 M.Sc; 막심 크리보노소프 M.Sc; 다리나 야쿠멘코 M.Sc; 예브게니아 곤카리크 M.Sc; 그리고 올하 샤포발, 생리학과박사 후보, 생물학 학부, 생태학 및 의학, 올레스 혼차 드니프로 대학, 드니프로, 우크라이나의 지지와 유용한 공헌. 데이터는 드미트리 프랭크박사 논문의 일환으로 입수되었다.
Materials
| 2% chlorhexidine in 70% alcohol solution | SIGMA – ALDRICH | 500 cc | For general antisepsis of the skin in the operatory field |
| Bupivacaine 0.1 % | |||
| 4 boards of different thicknesses (1.5cm, 2.5cm, 5cm and 8.5cm) | This is to evaluate neurological defect | ||
| 4-0 Nylon suture | 4-00 | ||
| Bottles | Techniplast | ACBT0262SU | 150 ml bottles filled with 100 ml of water and 100 ml 1%(w/v) sucrose solution |
| Bottlses (four) for topological an metric tasks | For objects used two little bottles, first round (height 13.5 cm) and second faceted (height 20 cm) shape and two big faceted bottles, first 9×6 cm (height 21 cm) and second 7×7 cm (height 21 cm). | ||
| Diamond Hole Saw Drill 3mm diameter | Glass Hole Saw Kit | Optional. | |
| Digital Weighing Scale | SIGMA – ALDRICH | Rs 4,000 | |
| Dissecting scissors | SIGMA – ALDRICH | Z265969 | |
| Ethanol 99.9 % | Pharmacy | 5%-10% solution used to clean equipment and remove odors | |
| EthoVision XT (Video software) | Noldus, Wageningen, Netherlands | Optional | |
| Fluid-percussion device | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended. | |
| Gauze Sponges | Fisher | 22-362-178 | |
| Gloves (thin laboratory gloves) | Optional. | ||
| Heater with thermometer | Heatingpad-1 | Model: HEATINGPAD-1/2 | No specific brand is recommended. |
| Horizon-XL | Mennen Medical Ltd | ||
| Isofluran, USP 100% | Piramamal Critical Care, Inc | NDC 66794-017 | Anesthetic liquid for inhalation |
| Office 365 ProPlus | Microsoft | – | Microsoft Office Excel |
| Olympus BX 40 microscope | Olympus | ||
| Operating forceps | SIGMA – ALDRICH | ||
| Operating Scissors | SIGMA – ALDRICH | ||
| PC Computer for USV recording and data analyses | Intel | Intel® core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, 64-bit operating system | |
| Plexiglass boxes linked by a narrow passage | Two transparent 30 cm × 20 cm × 20 cm plexiglass boxes linked by a narrow 15 cm × 15 cm × 60 cm passage | ||
| Purina Chow | Purina | 5001 | Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5 |
| Rat cages (rat home cage or another enclosure) | Techniplast | 2000P | No specific brand is recommended |
| Scalpel blades 11 | SIGMA – ALDRICH | S2771 | |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, USA | 20 package | |
| Stereotaxic Instrument | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended | |
| Timing device | Interval Timer:Timing for recording USV's | Optional. Any timer will do, although it is convenient to use an interval timer if you are tickling multiple rats | |
| Topological and metric tasks device | Self made in Ben Gurion University of Negev | White circular platform 200 cm in diameter and 1 cm thick on table | |
| Video camera | Logitech | C920 HD PRO WEBCAM | Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test |
| Windows 10 | Microsoft | ||
References
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Cite This Article
Frank, D., Gruenbaum, B. F., Melamed, I., Grinshpun, J., Benjamin, Y., Vzhetson, I., Kravchenko, N., Dubilet, M., Boyko, M., Zlotnik, A. A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (171), e62291, doi:10.3791/62291 (2021).