أسلوب فريد لتقييم نتائج موتور من أعماق تحفيز الدماغ آثار في الجرذ Hemiparkinsonian: الدرج واختبار اسطوانة

Summary

Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment option for Parkinson's disease. We established a study design to screen novel stimulation paradigms in rats. The protocol describes the use of the staircase test and cylinder test for motor outcome assessment in DBS treated hemiparkinsonian rats.

Abstract

التحفيز العميق للمخ من نواة تحت المهاد هو خيار علاج فعال لمرض باركنسون. في مختبرنا أنشأنا بروتوكول لفحص أنماط مختلفة تحفيزا عصبيا في hemiparkinsonian (lesioned من جانب واحد) الفئران. وهو يتألف من خلق الآفة وباركنسون من جانب واحد عن طريق الحقن 6 hydroxydopamine (6-OHDA) في حق حزمة الدماغ الأمامي وسطي، زرع أقطاب كهربائية تحفيز المزمنة في نواة تحت المهاد وتقييم النتائج السيارات في نهاية 24 فترات ساعة من متجهة كابل تحفيزا عصبيا الخارجي . وقد أجريت التحفيز مع التحفيز الحالي مستمر. تم تعيين السعة 20٪ أقل من العتبة الفردية من أي آثار جانبية. وقد تم تقييم نتائج محرك من تقييم استخدام مخلب عفوية في اختبار اسطوانة وفقا لShallert والتقييم للوصول إلى المهارة في اختبار الدرج وفقا لمونتويا. يصف هذا البروتوكول في التفاصيل التدريب في مربع درج، وجاختبار ylinder، فضلا عن استخدام كل من في الفئران hemiparkinsonian. استخدام كل من الاختبارات أمر ضروري، لأن الاختبار الدرج ويبدو أن تكون أكثر حساسية لغرامة ضعف المهارات الحركية والمعارض حساسية أكبر للتغيير خلال تحفيزا عصبيا. مزيج من نموذج باركنسون من جانب واحد واثنين من الاختبارات السلوكية يسمح تقييم المعلمات التحفيز المختلفة بطريقة موحدة.

Introduction

التحفيز العميق للمخ من نواة تحت المهاد (STN) هو خيار علاج فعال لمرض ⁽¹⁾ وحركة غيرها من اضطرابات باركنسون. لا تزال غير مفهومة الآليات الكامنة وسياقاتها، ولكن سمة رئيسية هي تعديل لنشاط الشبكة العصبية التي كتبها الاستقطاب المتكرر من المحاور في محيط القطب محفزة ^2-4. مطلوب عالية التردد (> 100 هرتز) التحفيز للحصول على تأثير مفيد في معظم الأهداف الدماغ وبالنسبة لمعظم مؤشرات DBS. الآثار الجانبية للعميقة نتيجة تحفيز الدماغ من coactivation غير مقصود من الألياف الأخرى، والتي تغطيها حجم التحفيز والذي أيد وظائف مختلفة، مثل الجهاز الهرمي. وبالتالي، سيكون من المرغوب فيه لتطوير المعلمات التحفيز، التي تنشط بشكل تفضيلي العناصر العصبية المفيدة، مع تجنب coactivation من عناصر الآثار الجانبية ^5،6. على الرغم من علم وظائف الأعصاب قد تقدم مثل هذا التوني على ما يرامخيارات نانوغرام من DBS، كان التقدم العلمي الحد الأدنى خلال العقدين الماضيين، لأنه قد المقام الأول تم تقييم استراتيجيات البرمجة عن طريق "التجربة والخطأ" في المرضى ومقيدة الخيارات البرمجة محدودة من أجهزة DBS المتاحة تجاريا، بدلا من استخدام البصيرة العصبية وحددت الإعدادات التجريبية لاستكشاف منهجي الفضاء المعلمة الكامل.

للتغلب على حاجز متعدية في مجال البحوث DBS نقترحه بروتوكول لفحص المعلمات التحفيز بديلة في نماذج من القوارض الرعاش قبل استكشاف السريري. وعلى غرار مرض باركنسون من جانب واحد في الفئران باستخدام الحقن 6 hydroxydopamine في الحق وسطي الدماغ الأمامي حزمة ^7،8. الآفة الناجمة عن ذلك، وصف أكثر مع hemiparkinsonian، يتم تقييمها في اختبار آبومورفين من تقييم درجة دوران بعد جرعة منخفضة حقن آبومورفين وأكد تشريح الجثة من قبل هيدروكسيلاز التيروزين immunohistochemistry. طريقة سهلة لتطبيق وتكرار للغاية، في حين تحمل الوفيات والمراضة منخفضة. العجز الحركي الناتجة منفصلة جدا ^7،8. الحيوانات تبدي انخفاض طفيف في مخلب الأيسر المقابل على حد سواء خلال استكشاف عفوية واستيعاب معقدة السلوك ^9،10.

لتقييم فعالية بروتوكولات تحفيز الدماغ العميق اختبارات مطلوبة والتي تسمح بقياس تغيير سريع وموثوق بها في الأداء الحركي ويمكن أن تتكرر على مر الزمن مع إعدادات تحفيزا عصبيا مختلفة. وقد اقترحت عدة مجموعات النهج التحفيز المختلفة واختبارات مختلفة لتقييم الوظائف الحركية في الفئران ¹¹ مع نتائج متفاوتة للغاية وغير متناسقة ^11-14. الأمر الذي دفعنا إلى اختيار مجموعة من الاختبارات مع ارتفاع التنبؤ صحة والتكامل. بالإضافة إلى ذلك، لتقييم نتائج محرك ظل ظروف تحفيز الدماغ العميق، ويفضل الاختبارات التي يمكن أن يقوم بها العانيملس على اتصال عن طريق كابل إلى المولد التحفيز. لهذه الأغراض أنشأنا لدينا بطارية اختبار يتكون من اختبار واحد للاستخدام مخلب التباين واختبار واحد للوصول إلى المهرة. ويتضح تصميم الدراسة في الشكل 1.

للاستخدام مخلب عفوية أجرينا اختبار اسطوانة وصفها Shallert ^15، وهو الاختبار الذي يستخدم على نطاق واسع للاستخدام مخلب خلال استكشاف العمودي. لا يلزم تدريب الحيوان. لتقييم السلوك استيعاب أكثر تعقيدا أنشأنا اختبار الدرج وفقا لمونتويا ^(16). تم تعديل بروتوكول لدينا وفقا لKloth ^17. ويتم تدريب الفئران لمدة اثني عشر يوما في الوصول إلى الكريات من مربع اختبار. بعد فترة التدريب والاختبار يمكن تطبيقها لقياس سلوك استيعاب معقدة عن طريق حساب معدل النجاح صفها بأنها عدد الكريات تؤكل. وتقدم هذه المقالة على تدريب مفصل في مربع درج فضلا عن أداء كل بيهاختبارات avioral تحت ساذجة، hemiparkinsonian وشروط التحفيز العميق للمخ.

Protocol

تمت الموافقة التجارب على الحيوانات من جامعة فورتسبورغ وسلطات الدولة القانونية من فرانكونيا السفلى وفقا للمبادئ التوجيهية لحماية الحيوانات والمبادئ التوجيهية مجلس الجماعات الأوروبية (عدد موافقة: 55،2-2٬531،01 76/11). تم بذل كل الجهود لتقليل الألم أو الانزعاج من الحيوانات المستخدمة.

ملاحظة: تم إجراء زرع قطب كهربائي كما هو موضح في مكان آخر ^(18).

1. اختبار اسطوانة (الشكل 2)

1. إعداد اسطوانة الزجاج البلاستيك الشفاف (الطول: 40 سم، وقطره: 19 سم) عن طريق تنظيف الاسطوانة مع محلول حمض الخليك 0.1٪.
2. إعداد بطاقات مع تاريخ التجربة ورقم هوية كل فأر.
3. وضع اثنين من المرايا في زاوية 90 درجة وراء اسطوانة.
4. وضع الكاميرا أمام الاسطوانة مثل هذه المسافة بين الكاميرا والاسطوانة تتيح رؤية جيدة من الكفوف.
5. وضع الفئران في مربع النقل.
   ملاحظة: يجب التعامل مع هذه الحيوانات من قبل المجرب قبل الاختبار لتجنب الإجهاد.
6. نقل الفئران من قفص المنزل على اسطوانة باستخدام مربع النقل.
7. وضع الفئران في الاسطوانة (الشكل 3).
   1. دائما أداء جميع الاختبارات السلوكية في نفس الوقت من اليوم لتجنب الخلافات الساعة البيولوجية في النشاط. إذا كان متصلا الحيوان إلى مولد التحفيز عن طريق الكابل تأكد من عدم الملتوية كابل أثناء التجربة.
8. اضغط على زر "سجل" على الكاميرا. عرض بطاقة مع التاريخ الفعلي للتجربة ورقم الهوية الفئران الى الكاميرا. ابدأ التسجيل.
9. بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من اسطوانة ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
10. تنظيف الاسطوانة مع محلول حمض الخليك 0.1٪.
11. تقييم استخدام مخلب من الفيديو المسجل عن طريق عد الاتصالات اليسار واليمين مخلب جدار (استخدام مخلب في المئة)، وكذلك صالخواتم (يقف على الكفوف الخلفيتين مع أو بدون دعم على جدار الاسطوانة). اختبار اسطوانة يمكن أيضا تقييم تلقائيا من قبل البرنامج المناسب.
    ملاحظة: يستخدم فأر صحية على حد سواء الكفوف على حد سواء. يستخدم الفئران hemiparkinsonian مخلب يتأثر بسبب آفة بدرجة أقل.

2. الدرج اختبار (الشكل 4)

1. اكتساب المرحلة
   1. قبل يوم واحد لتدريب إطلاع الحيوانات مع الكريات المستخدمة في الاختبار سلم.
      1. اختياري: لزيادة الحافز الحيوان استخدام قيود الغذائية (10-15 غرام من طعام مختبر القياسية للحفاظ على وزن الجسم في 90٪ من مستوى التغذية مجاني ^16). ومع ذلك، هذا ليس واجبا لتحقيق تأثير إيجابي التدريب. وقد أجريت هذه الدراسة دون قيود الغذائية.
   2. يعد مربع درج اضح الزجاج البلاستيك (الطول: 34.5 سم، الطول: 35.5 سم، العرض: 12 سم وضيقة مقصورة 6 سم) عن طريق تنظيف مربع مع ميلان بنسبة 0.1٪محلول حمض ETIC. ملاحظة: مربع درج على بعد مربع مقصورة مع اثنين من منصة مرتفعة واثنين من الدرج في حجرة ضيقة. ويمكن الوصول إلى الخطوات المتبقية على الدرج في حجرة ضيقة فقط مع مخلب اليسرى، والخطوات الصحيحة فقط مع مخلب الصحيح.
      ملاحظة: تتكون صناديق سلم القياسية من اثنين من مقصورات مع غطاء، إذا كان ذلك لاستخدامها في تجارب على فئران حفز عن طريق كابل، استخدم مربع عالية دون غطاء.
   3. إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
   4. إدراج الدرج ووضع ثمانية الكريات إضافية على منصة المتزايد.
   5. وضع الفئران في مربع النقل.
   6. نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
   7. وضع الفئران في مربع درج (الشكل 5).
   8. بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من مربع درج ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
   9. ملاحظة كمكانت تؤكل الكريات من منصة و(النهاية) من درج اليمين واليسار.
   10. إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
   11. تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ ووضع الكريات إضافية على المنصة.
   12. كرر هذا الإجراء (مرحلة الاستحواذ) ثلاثة أيام على التوالي.
       ملاحظة: جميع التجارب وصفها أجريت على ذكور فئران سبراغ داولي. مدة وحدات التدريب المختلفة التي يمكن أن تختلف في الفئران من سلالة مختلفة، الجنس وVENDER.
2. اختبار الاختيار الحر
   1. تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪.
   2. إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
   3. وضع الفئران في مربع النقل.
   4. نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
   5. وضع الفئران في مربع الدرج.
   6. بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من درجمربع حالة وضعه مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
      ملاحظة عدد الكريات كانت تؤكل من الدرج الأيمن والأيسر.
   7. ملاحظة: إذا كانت الحيوانات لا تزال لديها مشاكل مع استيعاب بيليه، وإضافة بعض أكثر على منصة حيث يمكن الوصول إليها بسهولة.
   8. إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية 45 الكريات ملغ.
   9. تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ للحيوان المقبل.
   10. كرر هذا الإجراء (مرحلة الاختيار الحر) ثلاثة أيام على التوالي.
       ملاحظة: تم الحصول على هذه النتائج التي قدمها التدريب الذي تجريه دون فترة الراحة بين الوحدات. تفضل بعض الجماعات يوم الراحة للتوحيد، لدعم عملية التدريب.
3. اضطر اختيار اختبار
   1. تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪.
   2. إزالة الدرج وملء الآبار في كل خطوة على سلم الأيسر مع ثمانية (الأيام الثلاثة الأولى من وحدة) أو أربعة (عبتي التواليأيام êè من الكريات ملغ وحدة) 45.
      1. إجراء اختبار الاختيار أجبر على الجانب، حيث سيحدث انخفاض القيمة.
         ملاحظة: ونحن أداء الآفة باركنسون على النصف الأيمن، وبالتالي تدريب انتقائي مخلب الأيسر.
   3. وضع الفئران في مربع النقل.
   4. نقل الفئران من قفص المنزل إلى مربع درج استخدام مربع النقل.
   5. وضع الفئران في مربع الدرج.
   6. بعد خمس دقائق، وإزالة الحيوان من مربع درج ووضعها مرة أخرى في قفص المنزل باستخدام مربع النقل.
   7. ملاحظة عدد الكريات كانت تؤكل من الدرج الأيسر.
   8. إعادة ملء درج عن طريق ملء الآبار في كل خطوة مع ثمانية أو أربعة 45 الكريات ملغ (يعتمد عدد الكريات في يوم التدريب).
   9. تنظيف مربع درج بمحلول حامض الخليك 0.1٪ للحيوان المقبل.
   10. كرر هذا الإجراء (اضطر مرحلة الاختيار) ستة أيام على التوالي.
4. الحصول على البيانات
   <لى> تنفيذ التجربة كما هو موضح في وحدة الاختيار القسري (أربعة الكريات في كل بئر على الدرج الأيسر) في يومين متتاليين. حساب معدل النجاح (عدد الكريات تؤكل) كوسيلة من وسائل يومين.

النتائج

خضع جميع الحيوانات وظيفة التحقق النسيجي بعد الحدث كل من آفة الدوبامين وموقع القطب. أدرجت فقط الحيوانات مع وضع الصحيح الكهربائي داخل STN (الشكل 6) وكاملة الآفة الدوبامين (> فقدان 90٪ من الخلايا العصبية الدوبامين في المادة السوداء) في قسم النتا...

Discussion

توضح هذه المقالة بروتوكول تدريب مفصل للاسطوانة وسلم الاختبار. تم تصميم هذا الأخير لتقييم السلوك استيعاب معقدة وحركة السيارات غرامة بسبب الوصول إلى المهارة في الفئران ^16،17. يتم التعبير عن قياس النتيجة على عدد من الكريات تؤكل أثناء الاختبار، وهو القياس الموضوعي....

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Staircase box without lid	Glas Keil, Germany		custom made
Cylinder box	Glas Keil, Germany		custom made
Dustless precision pellets, 45 mg	Bio Serv	F0021