一种研究甲状腺激素对小脑功能影响的通用行为方法

摘要

在这里，我们提出了一种最近开发的多功能行为测试协议，即梯形梁测试。与评估运动表现的常规行为测试相比，该测试具有检测由中枢神经系统中甲状腺激素作用缺陷引起的细微小脑性共济失调的优势。

摘要

甲状腺激素 （TH） 作用在包括小脑在内的中枢神经系统的发育过程中是必不可少的。在早期生命中 TH 缺乏症（如先天性甲状腺功能减退症）的情况下，患者会出现神经系统疾病，如认知迟钝和运动缺陷。有各种研究使用具有组织或细胞特异性 TH 缺陷的小鼠模型来研究 TH 在小脑中的作用。与全身性先天性甲状腺功能减退小鼠相比，小脑细胞特异性 TH 缺陷小鼠表现出更温和和更微妙的共济失调特征，这使得在使用常规测试（如 rotarod 测试）时难以评估运动功能。

由于需要一种替代工具来评估 TH 相关动物模型中的运动功能，我们开发了一种称为“梯子梁测试”的多功能行为方法，其中我们可以根据模型小鼠共济失调的严重程度设计各种梯子测试。我们利用了在小脑浦肯野细胞中特异性表达显性阴性 TH 受体的转基因小鼠，浦肯野细胞是小脑皮层中调节运动性能的唯一输出神经元。与 rotarod 测试相比，新建的梯梁测试成功地在更大程度上检测到转基因小鼠运动性能的强烈损害。在梯子梁测试中也检测到运动学习中断，但在旋转测试中未检测到。具有这种新型行为装置的方案可应用于可能显示轻度共济失调表型的其他动物模型，以检查小脑功能的细微变化。

引言

甲状腺激素 （TH） 是大脑发育所必需的¹。特别是，它在小脑中的作用至关重要，因为早期 TH 缺乏会导致小脑发育异常 ^1,2。例如，在先天性甲状腺功能减退症中，患者表现出一系列神经功能低下，包括认知和运动缺陷³。为了揭示 TH 在小脑功能发育中的作用，一些研究以小脑细胞特异性方式限制了 TH 缺乏症⁴。然而，与所有组织和细胞都受 TH 缺乏症影响的全身性先天性甲状腺功能减退小鼠相比，这种小脑特异性模型表现出如此微妙的共济失调，以至于传统的行为测试，如旋转杆、足迹和平衡木测试，几乎无法检测到差异。因此，为了充分研究 TH 对小脑功能的影响，需要一种新的评估工具来检测模型小鼠运动协调的细微变化。

旋转测试是评估运动协调性的最常见工具，最初由 Dunham 和 Miya⁵ 开发，后来由 Jones 和 Roberts⁶ 应用于加速版本。从旋转杆上掉下来的延迟被解释为对运动协调性的测试，其简单明了使其在研究运动功能的行为研究人员中常用

研究方案

本研究中的动物实验方案得到了群马大学动物护理和实验委员会的批准。所有动物护理和治疗程序均根据日本动物福利和管理法和日本科学委员会发布的动物实验正确进行指南进行。该设备的组装图如图 1 所示。

1. 梯子设置

1. 水平梯子测试（图 2C 左）
   1. 将铝棒（直径 2 毫米）插入有机玻璃壁上的孔中。
      注意：间隔距离根据体型而变化，具体取决于被测小鼠的品系或性别（见 表 1）。
   2. 通过加宽或缩小有机玻璃墙的距离来调整梯级的宽度。
      注意：宽度可能会根据体型而变化，具体取决于被测小鼠的品系或性别（见 表 1）。
2. 锯齿形梯形测试（图 2C 右）
   1. 将铝棒（直径 2 毫米）插入有机玻璃壁水平和垂直方向的每三个孔中。
      注意：间隔距离因体型而异，具体取决于被测小鼠的品系或性别（见 表 1）。
   2. 通过加宽或缩小有机玻璃墙的距离来调整梯级的宽度。

讨论

我们的设计借鉴了 Metz 和 Whishaw 过去的研究，他们报告了“梯级步行测试”的实用性^13,14。他们设计了梯级行走测试，通过要求动物在水平梯子上从起点走到目标，来评估熟练的行走并测量前肢和后肢的放置、踏步和肢体间协调^13,14。我们的梯子行走测试与他们的不同之处在于多功能?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Air puff	DAISO
Aluminum sticks	CAINZ		2 mm diameter, number of sticks may vary depending on the ladder design. Aproximately 30 sticks may be required to build the horizontal ladder (4 cm interval).
Blutack	Bostik
Plexiglass	CAINZ		110 cm x 20 cm, 110 cm x 10 cm, 2 parts each
Screws	CAINZ