The authors would like to thank Irene Ma, Rose Tobais, and Jong Rho for their technical assistance. Funding was provided to MJE by the Department of Pediatrics at the University of Calgary, the Alberta Children&#8217;s Hospital Foundation (ACHF) and the Alberta Children&#8217;s Hospital Research Institute (ACHRI). The Postdoctoral fellowship for RM was provided by ACHF.

HINWEIS: Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit dem Canadian Council von Animal Care durchgeführt und von der University of Calgary, Tierpflege Ethik-Kommission genehmigt. 1. Zucht und Tier Vorbereitung <ol><li> Bestellen trächtigen Ratten von Standard-Labortier Lieferanten oder Rasse Welpen im Haus nach der Norm Zuchtprotokolle. </li><li> Dunkel-Zyklus: Haus alle Tiere mit freien Zugang zu Nahrung und Wasser, in einer temperaturgeregelten Ratte Gehäuseraum (21 ° C), das auf einem 12:12 Stunden Licht erhalten. </li><li> Als Jungtiere erreichen postnatalen Tag 21 (P21), zu entwöhnen Welpen von ihren Müttern und Haus in gleichgeschlechtlichen Gruppen von 3 oder 4. </li></ol> 2. Aufbau von Milde traumatische Hirnverletzung (mTBI) Geräte <ol><li> Vor Beginn des Verfahrens, Mühle Gewichte auf die gewünschte Masse (zB 150 g). Befestigen Sie eine Metallschlaufe am oberen Ende des Gewichts ermöglicht die Angelschnur fi seinzum Gewicht feste. </li><li> Ergebnis Alufolie mit einer scharfen Rasierklinge. Stellen Sie sicher, dass die erzielte Alufolie unterstützt das Körpergewicht der Ratten, aber nicht mit einer Beschleunigung der Ratte folgenden Kopfaufprall mit dem Gewicht stören. </li><li> Klebeband die erzielt Alufolie auf der U-förmigen Stufe aus durchsichtigem Kunststoff (38 x 27 x 27 cm 3) hergestellt, die eine Sammlung Schwamm (38 x 25 x 15 cm 3) (Figur 1) enthält, so daß es straff ist. </li><li> Platzieren Sie den U-förmigen Kunststoffphase in der richtigen Position unterhalb des Führungsrohres aus durchsichtigem Kunststoff. </li><li> Halten Sie das Kunststoffführungsrohr (Durchmesser von 2,2 cm x 1,5 m) an Ort und Stelle mit einer Klemme Stand und die Position der Führungsrohr, so dass es 3,5 cm über der erzielte Alufolie. </li><li> Befestigen Sie die Angelschnur durch die Metall-Schleife, um das Gewicht dafür, dass der Boden das Gewicht frei 2,5 cm über der erzielte Alufolie hängt. </li><li> Befestigen Sie die Angelschnur an der Klammer stehen. HINWEIS: Kovalente Verknüpfung das Gewicht zum clamp Stand auf einer Höhe von 2,5 cm über der Alufolie verhindert Re-Hits, während die Ratte von den Auswirkungen auf die Sammlung Schwamm) fallen. </li><li> Up Ziehen Sie das Gewicht durch die Kunststoffführungsrohr mit der Angelschnur und halten Sie sie fest mit einem Innensechskantschlüssel Stift bei 1,0 m. </li></ol> 3. Induktion von mTBI <ol><li> Bei Ratten erreichen P30 Schritt Käfige in den Verfahrensraum. </li><li> Platzieren Ratten in einer Isofluran Kammer und leicht zu betäuben die Ratte, bis es nicht reagiert auf die Pfote oder Schwanz kneifen. </li><li> Legen Sie schnell die Ratte Brust nach unten auf das erzielte Alufolie mit Hauptsitz direkt im Weg des Fallgewicht. Siehe Abbildung 2. Wenn die Ratte beginnt sich zu bewegen oder Wake-up, bevor es auf der erzielte Alufolie gelegt werden, kehren Sie zum Isofluran Kammer, bis nicht mehr reagiert auf eine Pfote oder Schwanz Prise und von neuem beginnen. </li><li> Ziehen Sie die Innensechskantschlüssel Stift, so dass das Gewicht, das vertikal durch die Kunststoffführungsrohr fallen und schlagen Sie die Ratte auf dem Kopf. The Ratte rasch eine Drehung um 180 ° und Grundstücke in der Rückenlage unterziehen. </li><li> Ziehen Sie sofort den Ratten aus der Sammlung Schwamm und gelten topische Lidocain zu Kopf der Ratte mit einem Wattestäbchen. </li><li> Legen Sie die Ratte in der Rückenlage in einem sauberen Käfig, indem sie auf einem handelsüblichen Heizkissen erwärmt wird. </li><li> Mit einer Stoppuhr oder digitaler Timer erwerben die &quot;Time-to-right&quot;. Time-to-Recht ist die Zeit von der Ratte, um von der Narkose aufwachen und Flip aus der Rückenlage in die Bauchlage oder Laufen beginnen. </li><li> Bringen Sie die Ratte in die Ausgangs-Käfig, nachdem es ein normales Verhalten (Putzen, Wandern, Ausflüge, etc.) erholt. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3,2-3,8 für jede weitere Ratten die eine mTBI. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang auf der gleichen Ratte zu mehreren Zeitpunkten für sich wiederholende mTBI Experimente. </li></ol> 4. Induktion der Sham Injury <ol><li> Leicht anesthetize die Ratten mit Isofluran, bis es nicht reagiert auf die Pfote oder Schwanz kneifen. </li><li> Legen Sie schnell die Ratte Brust nach unten auf das erzielte Alufolie mit Hauptsitz direkt im Weg des Fallgewicht. </li><li> Entfernen Sie die Ratte aus der Alufolie ohne Ziehen des Innensechskantschlüssel Stift aus der Kunststoffführungsrohr und gelten topische Lidocain auf den Kopf der Ratte mit einem Wattestäbchen. </li><li> Legen Sie die Ratte in der Rückenlage in einem sauberen Käfig, indem sie auf einem handelsüblichen Heizkissen erwärmt wird. </li><li> Verwenden Sie eine Stoppuhr oder digitaler Timer, um die &quot;Time-to-right&quot; zu erwerben. </li><li> Bringen Sie die Ratte in die Ausgangs-Käfig, nachdem es ein normales Verhalten (Putzen, Wandern, Ausflüge, etc.) erholt. </li></ol> 5. Prüfung der mTBI mit dem Strahl-Walking Test 8 <ol><li> 24 Stunden nach der Induktion der mTBI oder Schein-Verletzungen Rückkehr Tiere auf den Verfahrensraum. </li><li> Übertragen Sie die Ratten in eine saubere Haltekäfigund platzieren Heimkäfig der Ratte am engeren Ende der 165 cm verjüngt Strahls derart, dass die offene Teil des Heimkäfig das schmalere Ende des Balkens gegenübersteht. HINWEIS: Die Kegelstrahl ist 165 cm lang. Das Zentrum Plattform der Strahl eine Breite von 6 cm am breiten Ende und 1,75 cm am schmalen Ende. Das Zentrum Strahl Leisten (2 cm breit und 2 cm unterhalb der Mittelstrahl), die Sicherheit bieten, wenn der Fuß rutscht der Ratte. Zeigen Polsterung unter dem Träger um die Verletzungsgefahr zu Ratten, die aus dem Strahl während des Tests fallen können, zu reduzieren. </li><li> Zeigen einer Videokamera an dem breiten Ende des sich verjüngenden Lichtstrahl und Positions / Zoomen der Videokamera, um sicherzustellen, dass der Prüfer das Video kann eindeutig die Bewegungen der Ratte zu sehen für die gesamte Länge des verjüngten Träger. </li><li> Legen Sie die Ratte am breiten Ende des Kegelstrahl und ermutigen sie, um über den Strahl in die Ausgangskäfig gehen. Sobald die Ratte kreuzt die Kegelstrahl, lassen Sie die Ratte in den Heimkäfig für mindestens 60 Sek reinForce den Zielort. Dies ist Test # 1 und nicht in die Analyse einbezogen. </li><li> Schalten Sie die Kamera ein und lassen Sie die Ratte, den Strahl-Walking Aufgabe 4 weitere Male (Beibehaltung der 60 Sek Verstärkung Zeiten im Käfig) zu vervollständigen. Sobald die Ratte hat alle Prüfungen abgeschlossen ist, geben die Ratte in die Ausgangskäfig. </li><li> Ein Tor, notieren Sie die Anzahl der Hinterbein Fuß-Zettel, die auftreten und die Zeit / Dauer, um den Strahl zu überschreiten, für jede einzelne Studie. Verwenden Sie diese Daten, um die durchschnittliche Anzahl der Hinterbein Fuß-Slips und Zeit zu berechnen, um den Strahl für jede Ratte überqueren. </li></ol>

<ol>
	<li>DeWitt, D., Perez-Polo, R., Hulsebosch, C., Dash, P., Robertson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+the+development+of+rodent+models+of+mild+traumatic+brain+injury.">Challenges in the development of rodent models of mild traumatic brain injury.</a> Journal of Neurotrauma. 30, 688-701 (2013).</li><li>Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+traumatic+brain+injury.">Animal models of traumatic brain injury.</a> Nature Reviews Neuroscience. 14, 128-142 (2013).</li><li>Zhang, Z., Lerner, S., Kobiessy, F., Hayes, R., Wang, K., Yan, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systems+biology+and+the+anostic+approach+to+drug+discovery+and+development+to+treat+traumatic+brain+injury.">Systems biology and the anostic approach to drug discovery and development to treat traumatic brain injury.</a> Systems Biology in Drug Discovery and Development: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. , .</li><li>Viano, D., Casson, I., Pellmen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concussion+in+profession+football:+Biomechanics+of+the+struck+player+-+Part+14.">Concussion in profession football: Biomechanics of the struck player - Part 14.</a> Neurosurgery. 61, 313-327 (2007).</li><li>Marmarou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats:+Part+1+-+Pathophysiology+and+biomechanics.">A new model of diffuse brain injury in rats: Part 1 - Pathophysiology and biomechanics.</a> Journal of Neurosurgery. 80, 291-300 (1994).</li><li>Mychasiuk, R., Farran, A., Esser, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+an+experimental+rodent+model+of+pediatric+mild+traumatic+brain+injury.">Assessment of an experimental rodent model of pediatric mild traumatic brain injury.</a> Journal of Neurotrauma. 31 (8), (2014).</li><li>Kane, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+of+human+repetitive+mild+traumatic+brain+injury.">A mouse model of human repetitive mild traumatic brain injury.</a> Journal of Neuroscience Methods. 203, 41-49 (2012).</li><li>Schallert, T., Woodlee, M., Fleming, S., Krieglstein, J., Klumpp, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disentangling+multiple+types+of+recovery+from+brain+injury.">Disentangling multiple types of recovery from brain injury.</a> Pharmacology of Cerebral Ischemia. , (2002).</li><li>Mychasiuk, R., Hehar, H., Farran, A., Esser, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mean+Girls:+Sex+differences+in+the+effects+of+mild+traumatic+brain+injury+on+the+social+dynamics+of+juvenile+rat+play+behaviour.">Mean Girls: Sex differences in the effects of mild traumatic brain injury on the social dynamics of juvenile rat play behaviour.</a> Behavioural Brain Research. 259, (2014).</li><li>Centers for Disease Control and Prevention. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Report to congress on mild traumatic brain injury in the United States: Steps to prevent a serious public health problem. , 1-47 (2003).</li></ol>

No competing financial interests exist.

Reliable modelling systems are needed to effectively cultivate basic science research that has significant translational validity. In response to rising occurrences and popular media, the investigation of mTBI and concussion has become a priority in many disciplines. However, despite increased research, there have been only incremental improvements in therapeutic strategies and treatment options 3. This lack of progress may be partially due to a discrepancy between the modeling systems employed and actual injury etiology. The majority of studies utilized rodent models that failed to reproduce the important biomechanical forces and appropriate post-injury symptomology. The current human definition of mTBI specifies that the injury results from acceleration and deceleration forces associated with a blunt trauma 10. The modified weight drop technique described here is therefore an ideal model for the study of mTBI and concussion because it uses a glancing impact to cause rapid rotational acceleration and deceleration to the head of an unrestrained animal, mimicking the biomechanical forces identified in sports-related injuries and automobile accidents. In addition, this model is easily adapted to examine repetitive mTBI, a phenomena that is emerging as a serious medical and socioeconomic issue. Studies indicate that rodents may be exposed to a series of 10 distinct mTBIs with minimal mortality 7. Finally, the method is inexpensive and can be carried out rapidly, allowing for high-throughput examination of a many therapeutic compounds and treatment regiments. 
Just as with any procedural technique, certain aspects of the protocol are particularly important to the generation of reliable results. First, the tin foil needs to be scored effectively. If the tin foil is not properly scored, the force imparted by the weight during the glancing impact will not be enough to propel the juvenile rat through the tin foil onto the collection sponge. In these situations, the rat will remain in the starting position (chest down on the tin foil) and the mTBI will result from the blunt trauma from the weight impacting the stationary head, not the rotational acceleration and deceleration desired. Second, during the induction of the mTBI and the sham injury, the level of anesthetic applied to each rat should be consistent. Owing to the fact that time-to-right is used as marker of mTBI, the researcher should try to ensure that animals receiving a mTBI and animals receiving a sham injury are exposed to similar levels of anesthetic. A major advantage to this technique over many other TBI procedures is the low level and duration of anesthesiology. However, the juvenile rat needs to be non-responsive to a toe or tail pinch to ensure they do not wake-up on the stage before the injury is induced. Finally, in order to maintain a consistent injury etiology, the positioning of the rat&#8217;s head is particularly important. Ideally the weight should impact the center of the dorsal surface of the head. Caution should be taken to avoid positioning the path of the weight too near the caudal/posterior portion of the head, as impacting the brainstem and cerebellum is associated with increased mortality and seizure activity. 
Based upon the biomechanical pathophysiology of injury induction and the behavioural outcomes examined, the modified weight-drop technique appears to be a reliable model for the investigation of paediatric mTBI and concussion. Although preliminary studies of this novel model have assessed some basic molecular and structural changes 7 future studies will be needed to ascertain how the brain responds to a mTBI with this injury etiology. An in-depth analysis of the neuroanatomical and biological changes that occur at the cellular and epigenetic level would increase model validity and translational applicability. In addition to stimulating the generation of targeted pharmacological therapies, understanding the pathophysiological changes that occur in the brain in response to mTBI and concussion would also direct the research related to clinical biomarkers that have the ability to predict outcomes following injury.

Obwohl es viele weit verbreitete Methoden zur Erzeugung von mittelschwerer bis schwerer traumatischer Hirnverletzung (TBI), sehr wenige Techniken entwickelt, um zu induzieren mild, geschlossene Kopfverletzungen bei Nagern. Aufgrund der Tatsache, dass die milden traumatischen Hirnverletzungen (mTBI) ist dreimal häufiger als mittelschweren und schweren Hirnverletzungen in Verbindung 1 ist ein zuverlässiges Modell der mTBI benötigt, um Forschung in Bezug auf Pathophysiologie neurobiologischen und Verhaltensergebnisse und therapeutische Strategien zu erleichtern. Zum Beispiel, teilweise aufgrund der Einschränkungen der aktuellen Tiermodellen 2, in den letzten zehn Jahren gab es mehr als 200 gewesen gescheitert klinischen Arzneimittelstudien für die Behandlung von TBI 3. Bei der Modellierung von Systemen für translationale Forschung Studien erstellt, die Anwendbarkeit der Ergebnisse sind abhängig von der Gültigkeit des Modells implementiert. Für die Studie der mTBI / Gehirnerschütterung, wäre eine zuverlässige Tiermodell nicht nur imitieren die biomechanischen Kräfte Verantwortlich für Verletzungen Ätiologie, aber auch Symptome, die mit den von der klinisch relevanten Bevölkerung berichtet induzieren. Darüber hinaus, weil Kinder ein besonders hohes Risiko für mTBI würde optimale Modellierungssysteme für junge und jugendliche Nagetiere, zusätzlich zu ihrem Erwachsenenäquivalente. Biomechanische Analysen der Umstände, in denen Athleten mTBIs oder erschütternder Hirnverletzungen erlitten zeigen, dass die wichtigsten Prognosefaktoren für Verletzungen sind schnelle Kopfbeschleunigung und hoher Geschwindigkeit Auswirkungen 4. Die Mehrheit der Nagetiermodellen derzeit für die Induktion von TBI beschäftigt erlauben wenig oder keine Bewegung des Kopfes 5 (für einen Überblick siehe 2). Die hier vorgestellte Modell liefert ein Hochgeschwindigkeits-Aufprall des Kopfes eines physikalisch ungebremst juvenilen Ratten, die durch eine Drehung um 180 ° und im freien Fall, die Beschleunigungs- / Verzögerungskräften gilt für Kopf und Körper der Person begleitet wird. THier sind vor allem zwei Vorteile mit dieser modifizierten Gewicht Drop-Technik für die Induktion von mTBI verbunden. Zuerst das Modell produziert klinisch relevanten concussive wie Symptomatik, ohne dass eine offensichtliche Schädigung des Gehirns (für eine vollständige Beschreibung der Verhaltensergebnisse siehe 6). Auch im Einklang mit klinischen Berichte über post concussive Syndrom, diese modifizierte Gewicht-Drop-Technik produziert heterogene Ergebnisse. Obwohl die Auswirkungen der mTBI signifikant sind, gibt es erhebliche Unterschiede zwischen Nagern, die eine mTBI erlebt, wenn auf mehreren Zielparameter untersucht. Zweitens gestattet das Verfahren die Untersuchung der repetitiven mTBI 7. Da die Mehrheit der bestehenden TBI Modelle wie schwere Verletzungen verursachen, ist es oft schwierig, eine zweite Verletzung zu induzieren, und fast unmöglich, sich wiederholende TBI ohne großen Schaden für die gesamte Cortex studieren. Daher ist die primäre Grund für die Verwendung der modifizierten Gewicht Drop-Technik für die Induction des mTBI ist es, eine Verletzung, die der Pathophysiologie und Symptomatik von Gehirnerschütterung und repetitive TBI in Jugendgruppen stärker repräsentiert zu produzieren. Mit der zunehmenden Häufigkeit von mTBI im Zusammenhang mit Sport, Stürze und Autounfälle, vor allem während der Kindheit, dieses einzigartige Nagetiermodell der mTBI bietet Forschern ein wertvolles Werkzeug für die Untersuchung von erschütternder artigen Hirnverletzung, die leicht mehrere Hit-angewendet werden können Paradigmen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="824">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Brass Weights</td>
			<td style="width:155px;">Ginsberg Scientific</td>
			<td style="width:187px;">7-2500-2</td>
			<td style="width:219px;">Need to have metal loop attached to base</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Alluminum Foil</td>
			<td style="width:155px;">Alcan</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Available at most grocery stores</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Masking Tape</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Commercially available&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">U-Shaped Plastic Stand</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Constructed by Laboratory</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Clamp Stand</td>
			<td style="width:155px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:187px;">Z190357</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Plastic Guide Tube</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Could be constructed or purchased at a hardware store</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Fishing Line</td>
			<td style="width:155px;">Angler 10lb&#160;</td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Purchased from a sporting goods retailer&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:264px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:155px;">Pharmaceutical Partners of Canada</td>
			<td style="width:187px;">DIN 02237518</td>
			<td>Inhalation Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Topical Lidocaine (30ml)</td>
			<td style="width:155px;">Astra Zeneca</td>
			<td style="width:187px;">DIN 0001694</td>
			<td>Xylocaine Jelly 2%&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Cotton Swabs</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Commercially available&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Heating Pad - 3 heat setting</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td style="width:187px;"></td>
			<td>Commercially available&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Stop Watch</td>
			<td style="width:155px;">Sportline</td>
			<td style="width:187px;">L303</td>
			<td>Purchased from a sporting goods retailer&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Video Camera</td>
			<td style="width:155px;">Sony</td>
			<td style="width:187px;">HDR-CX260V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:264px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:155px;">Charles River Laboratories</td>
			<td style="width:187px;">SAS SD 40</td>
			<td>Male and females ordered from Charles River Laboratories and pups bred in-house</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:264px;">Balance Beam</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Constructed by Laboratory</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel model of mild traumatic brain injury for juvenile rats

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor vehicle accidents, and falls, a reliable animal model of mTBI had previously not been developed for this important aspect of development. The modified weight-drop technique employs a glancing impact to the head of a freely moving rodent transmitting acceleration, deceleration, and rotational forces upon the brain. When applied to juvenile rats, this modified weight-drop technique induced clinically relevant behavioural outcomes that were representative of post-concussion symptomology. The technique is a rapidly applied procedure with an extremely low mortality rate, rendering it ideal for high-throughput studies of therapeutics. In addition, because the procedure involves a mild injury to a closed head, it can easily be used for studies of repetitive brain injury. Owing to the simplistic nature of this technique, and the clinically relevant biomechanics of the injury pathophysiology, the modified weight-drop technique provides researchers with a reliable model of mTBI that can be used in a wide variety of behavioural, molecular, and genetic studies.

Das modifizierte Gewichts Drop-Technik oben beschrieben ist eine zuverlässige Methode zur Induktion von milden traumatischer Hirnverletzung (mTBI) bei jungen Ratten. Mit Hilfe einer Schlaggewicht von 150 g, ist diese Technik erfolgreich an jungen Ratten, die von 50 bis 120 g reichen angewendet. Darüber hinaus kann das Verfahren einfach in der gleichen Tiere für die Untersuchung der repetitiven mTBI wiederholt werden. Obwohl Tiere, die eine einzige mTBI Ausstellung zu einem Anstieg in der Zeit nach rechts (Abbildung 3) und erscheinen nach dem Aufwachen überwältigt, sie schnell wieder normalen Tätigkeiten und sind optisch nicht von schein verletzte Tiere. Da die Schadens ist mild, aktuelle Lidocain, die Schmerzen mit dem Glanz Auswirkungen verbunden eliminiert wird das nur schmerzstill erforderlich. Dies ist wichtig für die Forschung als Schmerzmittel sind dafür bekannt, mit typischen entzündlichen und Recovery-Prozesse stören. Aufgrund des Mangels an manifester symptomology ist der Strahl Fuß Aufgabe verlässlicher zuol, das verwendet werden kann, um die Induktion der mTBI validieren. Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Tiere, die eine mTBI erleben werden Defizite auf dem Balken zu Fuß Aufgabe zeigen, sondern als Gruppe, jungen Ratten mit einem mTBI zeigen deutlich mehr Hinterbein Fuß-Slips im Vergleich zu jungen Ratten mit einem Schein-Verletzungen (Abbildung 4). Ein weiteres wichtiges Merkmal dieses modifizierten Gewicht-Drop-Technik ist das Fehlen von Rückhalte zum juvenilen Ratte während Verletzungen Induktion aufgetragen. Durch die Bereitstellung einer Streif Schlag auf den Kopf, gefolgt von schnellem Dreh Beschleunigung und Verzögerung, dieses Modell stärker repräsentiert die biomechanischen Kräfte mTBI und eine Gehirnerschütterung zugeschrieben. Wenn dieses Verfahren auf juvenile Ratten oder erwachsenen Mäusen angewandt, sind Sterblichkeit extrem niedrig (7/202 Jungtiere ~ 3,4% Sterblichkeit) und Schädelbruch und Hirnblutungen sind außerordentlich selten 6,7. Zusätzlich ist das Modell produziert klinisch relevanten symptomology. Juvenile Nagetiere, die ein einzelnes mTBI erlebt zeigte Defizite im Gleichgewicht und motorische Verhaltensweisen sowie Defizite in exekutiven Funktionen, erhöhte depressive artigen Verhaltensweisen und veränderten sozialen Interaktionen 6,9. Ebenso erwachsenen Mäusen zeigen auch mild Gleichgewicht und Koordination Defizite, die mit der Zeit 7 wiederherstellen. Schließlich Induktion mTBI Verwendung dieses Modells erfordert nur minimale Betäubung und ist nicht mit chirurgischen Vorbereitung oder Wühlen in den Schädel. Die Ergebnisse sind deshalb nicht durch verwirrende entzündlichen oder immunologischen Auswirkungen der Operation oder Narkose ausgelöst vorgespannt ist. Darüber hinaus die schnelle Recovery-Zeit und der Mangel an offenen Wunden ermöglicht die Aufnahme der weiteren Tests Paradigmen zu treten kurz nach Nagetieren erleben Sie die mTBI. <img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig1highres.jpg" width="500" /> Abbildung 1: </strong<html> &gt; C artoon Darstellung des U-förmigen Kunststoffphase und Sammlung Schwamm mit allen dazugehörigen Dimension. Zwischen der Sammlung Schwamm und der Spitze der Kunststoffphase, die juvenile Ratten zu gewährleisten muss ein Abstand von 10 cm eingehalten werden genügend Zeit hat, um die 180 zu vervollständigen ° Rotation. <img alt="Abbildung 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig2highres.jpg" width="500" /> Abbildung 2: (A) Foto Darstellung der Verletzung Induktions Plattform. Die juvenile Ratten platziert Brust nach unten auf das erzielte Alufolie, so dass der Kopf ist direkt unter dem Fallgewicht. (B) Seitenansicht der Verletzung Induktionsplattform. (C) Foto Demonstration des Gewichts in der Induktion der mTBI verwendet . Upload / 51.820 / 51820fig3highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; Abbildung 3: Graphische Darstellung der durchschnittlichen Unterschiede in der Zeit nach rechts von jungen Ratten, die eine einzelne mTBI und jungen Ratten, die eine Schein Verletzungen erlebt (* p &lt;0,01) Ratten, die eine mTBI weisen einen deutlichen Anstieg der das empfangene erlebt habe. Dauer der Zeit benötigt, um sich von der Rückenlage rechts. <img alt="4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig4highres.jpg" width="500" /> Abbildung 4: Graphische Darstellung der durchschnittlichen Anzahl der Hinterbein Fuß-Zettel auf dem Balken Gehen Aufgabe von jungen Ratten zeigten, die eine einzelne mTBI und jungen Ratten, die eine Schein Verletzungen erlebt (* p &lt;0,05) erlebt.

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A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion.

Roman Modell Mild traumatische Hirnverletzung für jungen Ratten

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor ...

a-novel-model-of-mild-traumatic-brain-injury-for-juvenile-rats

Research

JoVE Journal

Medicine

23.4K Aufrufe.  University of Calgary. The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion. 

Serie: A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

Akute und chronische taktile Sensorische Testung nach Verletzungen des Rückenmarks bei der Ratte

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

Forschung

Medizin

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is described to obtain a consistent model of severe SCI. Use of a stereotactic frame and computer controlled impactor allows for creation of reproducible injury. Hypothermia and urinary tract infection pose significant challenges in the post-operative period. Careful monitoring of animals with daily weight recording and bladder expression allows for early detection of post-operative complications. The functional results of this contusion model are equivalent to transection models. The contusion model can be utilized to evaluate the efficacy of both neuroprotective and neuroregenerative approaches.

A contusion model of severe spinal cord injury is described. Detailed pre-operative, operative and post-operative steps are described to obtain a consistent model.

Eine Prellung Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

A Novel Vertebral Stabilization Method for Producing  Contusive Spinal Cord Injury

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing reliable cervical SCI is difficult due to lack of satisfactory methods of vertebral stabilization. The conventional method to stabilize the spine is to suspend the rostral and caudal cervical spine via clamps attached to cervical spinous processes. &#160;However, this method of stabilization fails to prevent tissue yielding during the contusion as the cervical spinal processes are too short to be effectively secured by the clamps (Figure 1). &#160;Here we introduce a new method to completely stabilize the cervical vertebra at the same level of the impact injury. &#160;This method effectively minimizes movement of the spinal column at the site of impact, which greatly improves the production of consistent SCIs. &#160;We provide visual description of the equipment (Figure 2-4), methods, and a step-by-step protocol for the stabilization of the cervical 5 vertebra (C5) of adult rats, to perform laminectomy (Figure 5) and produce a contusive SCI thereafter. &#160;Although we only demonstrate a cervical hemi-contusion using the NYU/MASCIS impactor device, this vertebral stabilization technique can be applied to other regions of the spinal cord, or be adapted to other SCI devices. &#160;Improving spinal cord exposure and fixation through vertebral stabilization may be valuable for producing consistent and reliable injuries to the spinal cord. &#160;This vertebral stabilization method can also be used for stereotactic injections of cells and tracers, and for imaging using two-photon microscopy in various neurobiological studies.

Vertebral stabilization is necessary for minimizing variability, and for producing consistent experimental spinal cord injuries.&#160; Using a customized stabilizing apparatus in conjunction with the NYU/MASCIS impactor device, we have demonstrated here the proper equipment and procedure for generating reproducible hemi-contusive cervical (C5) spinal cord injuries in adult rats.

A Novel Wirbelstabilisierungsverfahren zur Herstellung Gequetscht Rückenmarksverletzungen

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing ...

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells (cEND) as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying mechanisms involved in it are useful for treatment. There are both in vivo and in vitro methods available for this purpose. In vivo models can mimic actual head injury as it occurs during TBI. However, in vivo techniques may not be exploited for studies at the cell physiology level. Hence, in vitro methods are more advantageous for this purpose since they provide easier access to the cells and the extracellular environment for manipulation.
Our protocol presents an in vitro model of TBI using stretch injury in brain microvascular endothelial cells. It utilizes pressure applied to the cells cultured in flexible-bottomed wells. The pressure applied may easily be controlled and can produce injury that ranges from low to severe. The murine brain microvascular endothelial cells (cEND) generated in our laboratory is a well-suited model for the blood brain barrier (BBB) thus providing an advantage to other systems that employ a similar technique. In addition, due to the simplicity of the method, experimental set-ups are easily duplicated. Thus, this model can be used in studying the cellular and molecular mechanisms involved in TBI at the BBB.

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells cEND as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

In vitro traumatic brain injury models are being developed to reproduce in vivo brain deformation. Stretch-induced injury has been employed for astrocytes, neurons, glial cells, aortic, and brain endothelial cells. However, our system uses a blood brain barrier (BBB) model that possesses properties constituting a legitimate model of the BBB to establish an in vitro&#160;TBI model.

Stretchlimousine in Gehirn mikrovaskulären Endothelzellen (CEND) als<em&gt; In Vitro</em&gt; Traumatische Hirnverletzung Modell der Blut-Hirn-Schranke

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Controlled Cortical Impact-Modell für traumatische Hirnverletzung

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

Renal Ischaemia Reperfusion Injury: A Mouse Model of Injury and Regeneration

Renal ischaemia reperfusion injury (IRI) is a common cause of acute kidney injury (AKI) in patients and occlusion of renal blood flow is unavoidable during renal transplantation. Experimental models that accurately and reproducibly recapitulate renal IRI are crucial in dissecting the pathophysiology of AKI and the development of novel therapeutic agents. Presented here is a mouse model of renal IRI that results in reproducible AKI. This is achieved by a midline laparotomy approach for the surgery with one incision allowing both a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia of the left kidney. By careful monitoring of the clamp position and body temperature during the period of ischaemia this model achieves reproducible functional and structural injury. Mice sacrificed 24 hr&#160;following surgery demonstrate loss of renal function with elevation of the serum or plasma creatinine level as well as structural kidney damage with acute tubular necrosis evident. Renal function improves and the acute tissue injury resolves during the course of 7 days following renal IRI such that this model may be used to study renal regeneration. This model of renal IRI has been utilized to study the molecular and cellular pathophysiology of AKI as well as analysis of the subsequent renal regeneration.

The mouse model of renal ischaemia reperfusion injury described here comprises of a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia that results in acute kidney injury. This model uses a midline laparotomy approach with all steps performed via one incision.

Renale Ischämie Reperfusionsschaden: Ein Maus-Modell der Schädigung und Regeneration

Renal ischaemia reperfusion injury (IRI) is a common cause of acute kidney injury (AKI) in patients and occlusion of renal blood flow is unavoidable ...

A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between experimental animals. Several contusive SCI models have been developed to produce injuries using different mechanisms. The severity of the SCI is based on the height that a given weight is dropped, the injury force, or the spinal cord displacement. In the current study, we introduce a novel mouse contusive SCI device, the Louisville Injury System Apparatus (LISA) impactor, which can create a displacement-based SCI with high injury velocity and accuracy. This system utilizes laser distance sensors combined with advanced software to produce graded and highly-reproducible injuries. We performed a contusive SCI at the 10th thoracic vertebral (T10) level in mice to demonstrate the step-by-step procedure. The model can also be applied to the cervical and lumbar spinal levels.

We introduce a tissue displacement-based contusive spinal cord injury model that can produce a consistent contusive spinal cord injury in adult mice.

Ein Tissue Displacement-basierte Contusive Spinal Cord Verletzung Modell in Mäusen

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between ...

A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal neurological deficits and even amnesia. Athletes participating in contact sports are at high risk of exposure to large number of mTBIs. In terms of the level of injury in a sporting athlete, a mTBI is defined as a mild injury that does not cause gross pathological changes, but does cause short-term neurological deficits that are spontaneously resolved. Despite previous attempts to model mTBI in mice and rats, many have reported gross adverse effects including skull fractures, intracerebral bleeding, axonal injury and neuronal cell death. Herein, we describe our highly reproducible animal model of mTBI that reproduces clinically relevant symptoms. This model uses a custom made pneumatic impactor device to deliver a closed-head trauma. This impact is made under precise velocity and deformation parameters, creating a reliable and reproducible model to examine the mechanisms that contribute to effects of single or repetitive concussive mTBI.

Athletes absorb several hundred mild traumatic brain injuries (mTBI)/concussions every year; however, the consequence of these on the brain is poorly understood. Therefore, an animal model of single and repetitive mTBI that consistently replicates clinically relevant symptoms provides the means to advance the study of mTBI and concussion.

Ein Mausmodell der einzelnen und repetitiven milden traumatischen Gehirnverletzung

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human Brown-S&#233;quard syndrome&#160;is a common type of incomplete SCI caused by a lesion to one half of the spinal cord which results in paralysis and loss of&#160;proprioception&#160;on the same (or ipsilesional) side as the injury, and loss of pain and temperature sensation on the opposite (or contralesional) side. Adequate methodologies for producing a spinal cord lateral hemisection (HX) and assessing neurological impairments are essential to establish a reliable animal model of Brown-S&#233;quard syndrome. Although lateral hemisection model plays a pivotal role in basic and translational research, standardized protocols for creating such a hemisection and assessing unilateralized function are lacking. The goal of this study is to describe step-by-step procedures to produce a rat spinal lateral HX at the 9th thoracic (T9) vertebral level. We, then, describe a combined behavior scale for HX (CBS-HX) that provides a simple and sensitive assessment of asymmetric neurological performance for unilateral SCI. The CBS-HX, ranging from 0 to 18, is composed of 4 individual assessments which include unilateral hindlimb stepping (UHS), coupling, contact placing, and grid walking. For CBS-HX, the ipsilateral and contralateral hindlimbs are assessed separately. We found that, after a T9 HX, the ipsilateral hindlimb showed impaired behavior function whereas the contralateral hindlimb showed substantial recovery. The CBS-HX effectively discriminated behavioral functions between ipsilateral and contralateral hindlimbs and detected temporal progression of recovery of the ipsilateral hindlimb. The CBS-HX components can be analyzed separately or in combination with other measures when needed. Although we only provided visual descriptions of the surgical procedures and behavioral assessments of a thoracic HX, the principle may be applied to other incomplete SCIs and at other levels of the injury.

Here we describe surgical procedures to produce a reliable spinal cord lateral hemisection (HX) at the 9th thoracic level in adult rats and neurobehavioral assessments designed for detecting asymmetric deficits after such a unilateral injury.

Spinal Cord Lateral Hemisection und Asymmetrische Verhaltensbeurteilungen bei erwachsenen Ratten

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human ...

Semi-quantitative Assessment Using [18F]FDG Tracer in Patients with Severe Brain Injury

Patients with severe traumatic brain injury (sTBI) have difficulty knowing whether they are accurately expressing their thoughts and emotions because of disorders of consciousness, disrupted higher brain function, and verbal disturbances. As a consequence of an insufficient ability to communicate, objective evaluations are needed from family members, medical staff, and caregivers. One such evaluation is the assessment of functioning brain areas. Recently, multimodal brain imaging has been used to explore the function of damaged brain areas. [18F]-fluorodeoxyglucose positron emission tomography-computed tomography ([18F]FDG-PET/CT) is a successful tool for examining brain function. However, the assessment of brain glucose metabolism based on [18F]FDG-PET/CT is not standardized and depends on several varying parameters, as well as the patient&#39;s condition. Here, we describe a series of semiquantitative assessment protocols for a region-of-interest (ROI) image analysis using self-produced [18F]FDG tracers in patients with sTBI. The protocol focuses on screening the participants, preparing the [18F]FDG tracer in the hot lab, scheduling the acquisition of [18F]FDG-PET/CT brain images, and measuring glucose metabolism using the ROI analysis from a targeted brain area.

Semi-quantitative Assessment Using [18F]FDG Tracer in Patients with Severe Brain Injury

[18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomography-computed tomography is useful for studying glucose metabolism related to brain function. Here, we present a protocol for an [18F]FDG tracer set-up and semiquantitative assessment of the region-of-interest analysis for targeted brain areas associated with clinical manifestations in patients with severe traumatic brain injury.

Semi-quantitative Bewertung mit [18F] FDG Tracer bei Patienten mit schweren Hirnverletzungen

Patients with severe traumatic brain injury (sTBI) have difficulty knowing whether they are accurately expressing their thoughts and emotions because of ...