Diese Arbeit wurde von der International Spinal Research Trust und die Treuhand Rosetrees unterstützt.

Ethics Statement: Alle Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien des britischen Innenministeriums und Tiere (Scientific Procedures) Act von 1986. 1. Chirurgie und Verletzung HINWEIS: Die Verwendung Ratten schwerer als 220 g mit postoperative Genesung zu helfen, wenn der Chirurg findet Tiere verlieren oft mehr als 10% ihres präoperativen Körpergewicht. <ol><li> Vor der Operation testen, die Tiere für ihre Vorderpfote bevorzugt mit dem Zylinder Aufzuchttest 15 oder der Montoya staicase Test 24. Vorzugsweise schneiden die Pyramide / der CST, der dem dominierenden Vorderpfote. HINWEIS: Zwei Tage vor der Operation, legen Sie die folgenden Punkte in die Käfige, so dass die Ratten, die mit Lebensmitteln, die während der Erholung von der Operation von Vorteil sein wird, vertraut machen: Hydrogel-Packs, nassen Brei und hochkalorische Nahrungsergänzungsmittel. Sterile Versionen dieser Nahrungsergänzungsmittel werden von verschiedenen Anbietern. </li><li> Anesthetize weiblichen Lister Kapuze Ratten (Gewicht zwischen 200 und 250 g) mit Isofluran (5% für die Induktion und 1 bis 2% für die Wartung) in Sauerstoff (Leistung: 1,5 l / min). HINWEIS: Die Wahl des Anästhetikums ist wichtig. Inhalationsanästhetikum ermöglicht eine schnellere Regelung der Tiefe der Anästhesie als Ketamin, die auch häufig verwendet wird. Isofluran ermöglicht eine bessere Kontrolle der Atmungsfrequenz und der Tiefe. Die Wahl der Betäubung ist Isofluran. HINWEIS: Die Verwendung Ratten schwerer als 220 g mit postoperative Genesung zu helfen, wenn der Chirurg findet Tiere verlieren oft mehr als 10% ihres präoperativen Körpergewicht. </li><li> Verwalten Carprofen subkutan als Analgetikum, wenn die Tiere betäubt, um Entzündungen zu behandeln und zu Analgesie. Hinweis: Carprofen während pyramidotomy Chirurgie in unserem Labor nach unserem Tierarzt beraten. Opioide können weitere Atemdepression während der Operation führen. </li><li> Während der Operation die Tiere bei 37 ° C zu halten mit einem Heim-exotherme Decke-System und eine rektale Temperatursonde. </li><li> Bestätigen Sie Vollnarkose, indem Sie für die Pfote Prise Rückzug Reflex und der Blinkreflex. Hinweis: Optional: Atemprobleme während der Operation, Intubation und Beatmung begegnen könnte machbar sein. Aber bedenken Sie, dass die Luftröhre muss während der Operation verschoben werden. </li><li> Einmal betäubt, legen Sie die Ratte in Rückenlage, rasieren die ventrale Hals und sterilisieren Sie es mit 1% Chlorhexidin Tücher und / oder Alkoholtupfer. Tragen Sie eine sterile OP-Decke über das Tier und steril zu allen Zeiten das Gebiet. </li><li> Einmal betäubt, legen Sie die Ratte in Rückenlage, rasieren die ventrale Hals und sterilisieren Sie es mit 1% Chlorhexidin und Alkoholtupfer. Tragen Sie eine sterile OP-Decke über das Tier und steril zu allen Zeiten das Gebiet. HINWEIS: Optional kann Kopf der Ratte in einem stereotaktischen Rahmen in der Rückenlage während der Operation festgelegt werden, um die Mobilität des Kopfes, dh deaktivierender Hinterhauptbein. </li><li> Machen Sie eine 2 bis 3 cm langen Mittellinienschnitt vom Kinn bis fast rostralen Ende des Brustbeins mit einem sterilen Skalpell (# 10). Optional gelten kleine Bulldogge Schellen, um die Haut zu widerrufen. </li><li> Blunt die oberen Schichten der Gewebe wie Drüsen (zB Unterkieferdrüse und Ohrspeicheldrüse) und die Muskeln für den Luftröhre mit umgekehrter Wirkung mit stumpfen Schere und Zahnzange sezieren. Bleiben Sie immer auf der Mittellinie. Die Gewebe sollten leicht zu trennen. </li><li> Nachdem die Luftröhre freigelegt ist, verdrängen sie zur Seite. Die Mittellinie ist darunter mit zwei weißen Fettpölsterchen sichtbar, Kennzeichnung der Mittellinie an der rostralen Ende. </li><li> Rostra zu den weißen Fettpolster, stumpf sezieren Gewebe, bis der ventralen Oberfläche des Schädels (die Basioccipitale Knochen) erreicht ist. </li><li> Legen Langzahn Retraktoren (Zahnlänge 5,5 mm oder 16 mm), um die Luftröhre zu einer Seite (maximal 1 cm) verdrängt zu halten und die Basis des Schädels aus. Verschiebung der Luftröhre OBstruct Atmung. HINWEIS: Bei einigen Tieren, lösen Sie die Retraktoren auf mehrere Male während der Operation, um die Belastung für die Luftröhre alle 10 min für 2 min zu entfernen, zum Beispiel. Wundhaken kann anstelle von Langzahnwundhaken verwendet werden, um die Belastung der Verschiebung zu reduzieren. </li><li> Sorgfältig kauterisieren kleine sichtbare Blutgefäße an der rostralen Ende in Richtung des Kehlkopfes, um Blutungen zu vermeiden. HINWEIS: Um kauterisiert die Recurrens Blutgefäße werden sorgfältig zog sich von der Gewebewand, bevor sie geätzt werden, um zu verhindern. </li><li> Stellen Sie das Mikroskop für den Rest der Operation. </li><li> Entfernen Sie die Beinhaut für die Basis des Schädels mit feinen Pinzette. Passen Sie die Wundhaken, um die beste Sicht für das Bohren zu erreichen. </li><li> Spüren Sie die unebene Oberfläche des Basioccipitale Knochen mit feinen Pinzetten und stellt fest, eine Erhöhung an der Mittellinie, die die A. basilaris abdeckt. Rostral, wird der Schädel als eine leichte Wölbung erhöht. </li><li> Je nachdem, welche Seite die Läsion gewünscht ist, bohren Sie ein Loch in etwa 1 mm lateral der Mittellinie in mediolateral Bewegungen. HINWEIS: Denken Sie daran, dass die Ratte ist in Rückenlage, und die linke Seite auf der Ermittler rechten Seite! </li><li> Sobald ein Loch gemacht wird, vergrößern zur Mittellinie mit kleinen vertikalen Aufwärts- und Abwärtsbewegungen mit dem Bohrer, bis die Basilararterie deutlich sichtbar ist und sich seitlich erweitern mindestens 2 mm. </li><li> Sicherstellen, dass die A. basilaris deutlich sichtbar ist. Die Pyramide kann durch seine leicht gewölbten Form (Abbildung 2) und von angrenzenden Blutgefäßen identifiziert werden. </li><li> Nehmen Sie die restlichen Knochenfragmente mit feinen Pinzette. </li><li> Einen Tropfen Doxapram Hydrochlorid, einem Atmungsreizmittel, auf der Zunge. </li><li> Öffnen Sie die Dura in Längsrichtung mit einer 26-Gauge-Nadel und feinen Pinzette lateral der A. basilaris. Genießen Sie die Rückenmarksflüssigkeit (CSF) und jede Blutung mit Wattestäbchen. </li><li> Vermeiden Injury in die A. basilaris, einen Schnitt etwa 1,5 mm breit über die gesamte Breite der Pyramide und 0,5 mm tief mit Vannas Frühling Schere senkrecht zur A. basilaris (Abbildung 2), die CST-Fasern zu unterbrechen. HINWEIS: Markieren Sie die Mikroschere zuvor bei 0,5 mm von den Spitzen. Nachdem die Dura geöffnet die A. basilaris kann leicht zu einer Seite erlaubt einen besseren Zugang zu der Pyramide bewegt werden. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang mit der Spitze eines 26-Gauge-Nadel, um sicherzustellen, die Läsion sind die Fasern in der Nähe der Arteria basilaris. </li><li> Die Blutung zu stoppen mit leichtem Druck von Wattestäbchen aufgetragen. Wahlweise kann der Schnitt mit Gelfoam abgedeckt werden. </li><li> Entfernen Sie die Wundhaken, ersetzen Sie die Gewebe und Naht nur die Haut mit 3-0 Vicryl Nahtmaterial. </li><li> Nach der Operation erhalten die Tiere in einem Brutschrank bei 32 ° C bis zum vollständigen Aufwachen und zu verwalten, 5 ml Kochsalzlösung subkutan, falls erforderlich. Stellen Sie das Tier nicht unbeaufsichtigt lassen. </li><li> Geben Carporfen subkutanals entzündungshemmendes und als Analgetikum für die postoperativen Schmerzen 1 Tag nach dem Eingriff. </li><li> Überwachen Tiere genau eine Woche nach der Operation und mindestens einmal in der Woche danach. </li><li> Als nach der Operation, Ort Trink Gel-Packs, pürierte Babynahrung, nassen Brei und trocken Chow auf Käfigboden erforderlich. Geben Sie Wasserflaschen mit langen Tüllen (ohne Kugellager Ventile). </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Wir haben die pyramidotomy Verletzungsmodell beschrieben. Die Pyramidenbahn auf der Höhe des Hirnstamms geschnitten. Aus technischer Sicht ist diese Operation erfordert viel Umsicht und Präzision. Der Hirnstamm nimmt die Atemzentren und die Herz-Kreislauf-Zentren in mehrere Kerne wie den Kern mehrdeutig und solitarii in der Formatio reticularis unter den Pyramiden eingebettet. Wenn der Schnitt gemacht zu tief kann es zu plötzlichen Atembeschwerden, die Lebensgefahr führen. Wir geben Dopram kurz vor dem Schnitt, um die Atmungsaktivität zu erhöhen, um eine plötzliche Atem Einstellung zu verhindern. Wenn der Atemstillstand ist es wert, die Belüftung des Tieres für die folgenden fünf Minuten lang mit Sauerstoff wie es wiederherzustellen. Darüber hinaus sollte eine Beschädigung des Basilararterie unbedingt zu vermeiden. Komplikationen während der ersten Tage nach der Verletzung sind: eine weitere Blutung im Hirnstamm beeinflussen Vitalfunktionen, erheblichen Gewichtsverlust, schwere Atem schwierulties durch umfangreiche Verletzungen, einschließlich der Oliven unmittelbar lateral Pyramiden aufgrund Trachea Verschiebung und starke Ausrichtung und Gleichgewichtsprobleme des Tieres. Diese Komplikationen können so behandelt, als Endpunkte und Tiere auf humane Weise getötet werden. Eine engmaschige Überwachung während der ersten Woche nach der Operation ist von wesentlicher Bedeutung. Ergänzungsfuttermittel können, um Gewichtsverlust auszugleichen erhalten. Entzündung der Atemwege (raue Atmung) in der Regel verschwindet innerhalb von ein bis zwei Tagen. Im Allgemeinen sind jüngeren Tieren einfacher zu bedienen als auf ihren Hals ist weniger tief. Darüber hinaus sind sie widerstandsfähiger und haben weniger Atemkomplikationen. Es erfordert etwas Übung, um eine komplette Läsion des CST mit einem pyramidotomy erzielen. Auch in zwei Studien, die von Steward et al. 16, die sich daran, ein ehemaliger Experiment Benowitz et al. 28 zu replizieren, berichtete anfänglich hohen Sterblichkeit und dass einige ihrer Läsionen waren unvollständig. VerhaltensDefizite werden auch variabel sein. Es wird empfohlen, eine neue Chirurg führt viele der Praxis pyramidotomy Operationen, bevor eine vollständige Experiment, einen Kandidaten-Therapie zu testen durchgeführt wird. Wegen unvollständiger Läsionen zu verhindern sind Rückverfolgung der Schnitt mit einer Injektionsnadel sicherstellen, dass die Pyramidenfasern in der Nähe der Arteria basilaris durchtrennt werden, wie in diesem Protokoll beschrieben. Andere Möglichkeiten sind, um die Läsion mit einem Glas gekippt Saugpipette saugen wie in Zhou et al. 2003 29 beschrieben. Eine feine Wolframdraht kann auch verwendet werden, um den Trakt 22 geschnitten. Eine Alternative zu pyramidotomy ist es, die Gebärmutterhalskrebs C3 dorsale CST einseitig geschnitten und dann mit einem Bauchansatz die ipsilesional C2 ventralen Teil der CST 18 geschnitten. Doch wohl, ist eine komplette Läsion nicht erforderlich, wenn das Ziel ist, Sprießen des kontraläsionalen CST zu studieren; wenn die Mehrzahl der Pyramide läsionierten und einem Austrieb Antwort vom unverletzten Seite geschieht dies ausreichend sein. Ein Ziel der pyramidotomy Läsionsmodell ist an einer Seite der Pyramidenbahn abzutragen und benutzen neuroplasticity induzierenden Therapien, die Plastizität und Sprossung der intakten nicht verletzten Fasern zu stimulieren. Neuroschütz Therapien getestet dieses Modell ungeeignet und anderen Verletzungen Modelle wie Quetschung Verletzungen verwendet werden soll. Ergebnisse der pyramidotomies werden am häufigsten mit Verhaltenstests und Anatomie bewertet. Die horizontalen Leiter Test, der Zylinder Aufzuchttest und Montoya Treppentest sind die am häufigsten verwendeten Verhaltensprüfungen. Andere in der Literatur beschriebenen Tests sind das Pellet Erreichen Test, Seilprüfung, Ganganalyse und das Klebeband Test 3,17-19. Jedoch sind die Ergebnisse der meisten Verhaltenstest häufig nur bis zu einem Maximum von 42 Tagen nach Läsion 3,4,11,17,18,20-22 überwacht. Aus früheren Erfahrungen, Nagetiere erholen sich die meisten Funktion zu späteren Zeitpunkten ohne Behandlung Intervention. Wir haben gezeigt, that die horizontale Leiter Test und der Montoya Treppe Pellet Erreichen Test erkennt Behinderungen bis zu einem späteren Zeitpunkt. Sie können verwendet werden durch eine Behandlung, um die funktionelle Erholung zu messen. Die Läsion Vollständigkeit wird durch die PKC gamma Anfärbung des Rückenmarks auf rostral zervikalen Pegel oder Eriochrome Cyanin Färbung der Querschnitte der Läsionsstelle (was CST-Fasern in den dorsalen Säulen Etiketten) beurteilt. Biotinylierten Dextran Amin kann in die kontraläsionalen Kortex eingespritzt werden, um die Keimung der intakten Fasern über die Mittellinie in den denervierten Rückenmarksbereich zu bewerten. Zusammenfassend ist die pyramidotomy Modell gut zur Beurteilung Neuroplastizität auslösenden Fähigkeiten einer Behandlung Droge für das zentrale Nervensystem Verletzungen, wenn die Operation erfolgreich gemeistert wird. Er beurteilt die Plastizität von intakten Fasern. Der nächste Schritt wäre, eine weitere klinisch relevanten Modell, wie Quetschungen Verletzungen zu verwenden, um das Medikament die Fähigkeit, größere SCHADEN überwinden bewertenes, die mehrere Verträge.

Die Pyramidenbahn (CST) ist einer der Hauptmotor Wege im menschlichen Rückenmark. Schäden an diesem Trakt nach Verletzungen des Rückenmarks führt zu erheblichen Verlust der Fingerfertigkeit. Die CST ist besonders wichtig für feinmotorische Bewegungen beim Menschen, wie stelligen Bewegung und distalen Muskelkontrolle. Es wird auch in Nagetieren obwohl seine anatomische Lage innerhalb des Rückenmarks ist anders als die des Menschen und CST Schäden geringer Deaktivierung 1-4. Ein in vivo Modell CST Verletzung schließt eine einseitige pyramidotomy, wobei eine Pyramide im ventralen Hirnstamm rostral des Kreuzung (Figur 1) zu schneiden. Die Pyramiden sind ein deutliches anatomisches Merkmal auf der Bauchseite der Medulla oblongata, durch die das CST läuft, bevor es decussates. Bei Ratten ist die Mehrzahl der Fasern (etwa 95%) decussate am kaudalen Ende der Medulla und danach im dorsalen medialen Teil des Rückenmarks zu finden. Allerdings approximately 10% der decussated Fasern verlaufen in den dorsolateralen Spalten. Die verbleibende ~ 5% Fasern bleiben uncrossed auf der ipsilateralen Seite und Reisen im ventralen medialen Teil 5,6. Nach pyramidotomy das Rückenmark verliert seine direkte Eingabe von dem kontralateralen CST (Abbildung 1). Die pyramidotomy Modell ist besonders gut für die Prüfung der Antworten der intakten Fasern des unverletzten CST einer Behandlung. Es ermöglicht Beurteilung Plastizität und Sprossung der intakten Fasern über die Mittellinie des Rückenmarks, die die denervierten Bereichen innervieren. Die Pyramidenbahn wurde beobachtet, dass sich in den Rückenmarksverletzung Modelle sprießen und vermittelt insbesondere forelimb Recovery 7-10. Eine Behandlung könnte darauf abzielen, diese forelimb Wiederherstellung zu verbessern. Die Wirksamkeit einer Therapie mit Verhaltensprüfungen, anatomischen Verfolgungstechniken der unverletzten Trakt und Klemmenelektrophysiologischen Experimenten 3,11,12 getestet werden. &lt;/ P&gt; Der Vorteil im Vergleich zu den meisten anderen präklinischen Modellen von Rückenmarksverletzungen ist, dass es speziell betrifft eine Wege im Vergleich zu anderen Wirbelsäulenverletzungen oft, die mehrere Verträge. Nur ein Trakt in einer klaren, oberflächliche anatomische Lage ist verletzten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die pyramidotomy ist eine reproduzierbare Verletzungsmodell. Es ist eine geeignete In-vivo-Ressource für Forscher, um die Auswirkung von potenziellen Neuroplastizität treibenden Therapien, die auf Wiederherstellung der motorischen Funktion nach Verletzungen oder Erkrankungen der motorischen Systems 13,14 Ziel zu testen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Norbrook</td>
			<td>Vm No; 02000/4229</td>
			<td>give 5mg/kg twice daily</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic Blanket System</td>
			<td>Harvard Instruments</td>
			<td>507222F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>B506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine Scissors- Tough Cut</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14058-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11019-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Long-toothed Alm retractors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>17009-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cautery system kit</td>
			<td>Harvard Instruments</td>
			<td>726067</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fine Dumont forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Steel burrs</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>19007-07</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dopram V-drops</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td></td>
			<td>apply 1 drop to tongue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas Spring Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15000-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gelfoam</td>
			<td>Equimedical</td>
			<td>EQU705001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-0 Vicryl sutures</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>operating microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact Anaesthesia System Isoflurane K/F Single Gas</td>
			<td>VetTech Solutions</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scales</td>
			<td>Ohaus</td>
			<td>NVT3201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Steel Scalpel blades No. 10</td>
			<td>Swann-Morton</td>
			<td align="right">201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25g needles</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>NN-2525R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringes (1ml and 5ml)</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>SS+01T1 / SS*05SE1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline (Sodium Chloride 0.9%)</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td>Pl 08828/0178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cotton buds</td>
			<td>Johnson and Johnson</td>
			<td align="right">5000207582502</td>
			<td>sterilize before use</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

unilateral pyramidotomy of the corticospinal tract in rats for assessment of neuroplasticity-inducing therapies

Die Pyramidenbahn (CST) kann komplett einseitig in den Markpyramiden der Nagetier-Hirnstamm durchtrennt werden. Das CST ist ein Motor-Darm-Trakt, die große Bedeutung für distale Muskelkontrolle bei Menschen hat und, in geringerem Maße, in Nagetieren. Eine einseitige Schnitt einer Pyramide führt zu einem Verlust der CST Innervation des Rückenmarks vor allem auf der kontralateralen Seite der Wirbelsäule, die zu vorübergehenden Motorunfähigkeit in den Vorderbeinen und anhaltende Verlust der Beweglichkeit. Ipsilateralen Projektionen der Pyramidenbahn sind gering. Wir haben unsere chirurgische Methode, um die Chancen zu erhöhen Läsion Vollständigkeit verfeinert. Wir beschreiben postoperativen Pflege. Defizite auf dem Montoya Treppe Pellet Erreichen Test und dem hier gezeigten horizontalen Leiter Test werden bis zu 8 Wochen nach der Verletzung festgestellt. Defizite auf dem Zylinder Aufzucht Test werden nur vorübergehend erkannt. Daher kann die Zylinder Test nur zur Detektion von kurzfristigen Erholung. Wir zeigen, wie, elektrophysiologischund anatomisch, kann man Läsionen und plastischen Veränderungen zu beurteilen. Wir beschreiben auch, wie Fasern aus dem unverletzt CST sprießen über die Mittellinie in den benachteiligten Gebieten analysieren. Es ist schwierig zu&gt; 90% komplette Läsionen durchgängig zu erhalten wegen der Nähe zu der Arteria basilaris im verlängerten Mark und Überlebensraten niedrig sein kann. Alternative Operationstechniken und Verhaltenstests werden in diesem Protokoll beschrieben. Die pyramidotomy Modell ist ein gutes Werkzeug für die Bewertung der Neuroplastizität treibenden Behandlungen, die Keimung von intakten Fasern nach einer Verletzung zu erhöhen.

Die Überlebensraten. In einer repräsentativen Studie von uns durchgeführten hatten wir eine Überlebensrate von 16 von 20 weiblichen Lister Kapuze Ratten (200-250 g). Die häufigste Komplikation ist Atembeschwerden, weil der Luftröhre Verschiebung oder Beschädigung der Atemzentren im Hirnstamm genau zu den Pyramiden (Nucleus solitarii, mehrdeutig und parabrachilis) dorsal. Ähnliche Ergebnisse wurden in der Literatur 16 gemeldet. Verhaltens Ergebnisse. Eine Reihe von Verhaltenstests wurden zur sensomotorischen Ergebnis nach pyramidotomy bei Nagetieren zu bewerten: die horizontale Leitertest, dem einzigen Pellet Erreichen Test, der Zylinder Aufzucht Test und Montoya Treppentest sind die am häufigsten verwendeten Verhaltensbewertungen. Andere in der Literatur beschriebenen Tests sind das Pellet Erreichen Test, Seilprüfung, Ganganalyse und die Klebeband-Test3,17-19. Die meisten von ihnen zeigen eine funktionelle motorische Defizite 1 Woche nach der Verletzung. Gegenwärtig sind die meisten in der Literatur beschriebenen Untersuchungen nur Verhaltenstests durchführen bis zu 42 Tage 4,11,13,20,21, oder für eine kürzere Zeit 3,18,22. Wir haben Verhaltenstests über einen längeren Zeitraum durchgeführt und haben im wesentlichen vollständige Wiederherstellung der motorischen Funktion 8 Wochen nach pyramidotomy für einige der Verhaltenstests gesehen, außer dem Montoya Treppenhaus-Test und der horizontalen Leiter Test. Dies ist vermutlich aus mehreren Gründen. Erstens kann der verletzte CST rostral zur Läsion Synapsen auf Neuronen in Hirnstamm, der als indirekter Relais motorischen Neuronen wirken im Rückenmark zu bilden. Zweitens kann die unverletzten (kontralateral) CST keimen und Formen Synapsen auf Neuronen in Hirnstamm oder das Rückenmark, die als Relais-Motoneuronen handeln. Drittens kann andere verschont motorischen Bahnen wie die retikulospinale, vestibulospinalen oder rubrospinalen Verträge übernehmen irgendeine Funktion. Somit ist eine dauerhafte tEHANDLUNG Effekt ist bei vielen Verhaltenstests im pyramidotomy Modell zu erfassen. Einige Verhaltenstests in diesem Modell jedoch könnte beschleunigte Erholung früh nach der Verletzung, die zu einer Behandlung zusammenhängt anzuzeigen. Flaschenaufzucht Test 3,4,23 Basierend auf dem Zylinder Aufzucht Test der CST, der dem dominierenden Vorderpfote wurde verletzt. Ratten werden in einer Plexiglas-Zylinder hineingelegt und Aufzucht Verhalten wird für einen Zeitraum von 3 min beobachtet. Preinjury gab es eine leichte Präferenz für die Verwendung von einer Vorderpfote, die dominante forepaw, während vertikale Explorations (3A). Die Verletzung wirkt sich auf die dominante Seite und die Verwendung der kontraläsionalen Vorderpfote verringerte sich auf 28% nach 1 Woche nach der Verletzung (ANOVA mit wiederholten Messungen p &lt;0,05; Post-hoc-Analyse zeigte, Tiere haben erhebliche Defizite in Woche 1, 2 und 3, p &lt;0,05, Fisher-LSD). 4 Wochen nach der Verletzung die Tiere wieder eind verwendet den betroffenen Vordergliedmaße 45% der Hinterreifen, und nach 6 Wochen war 57% (n = 16, Mittelwert ± Standardfehler dargestellt). Ähnlich Starkey et al. (4) haben beurteilt Mäusen unter Verwendung des Zylindertest für bis zu 42 Tage nach pyramidotomy und berichtete über eine signifikante Verminderung in der Verwendung des betroffenen forepaw während des gesamten Testzeitraum. Montoya Treppentest 24 Rats erfordern Vortraining für diese Prüfung zu akklimatisieren vor Verletzungen. Um die Motivation während der Testsitzung Tieren erhöht werden Lebensmittel bis 15 g Futter pro Ratte in der Nacht vor beschränkt. Die Nahrung entzogen Ratten werden in der Montoya Treppe für 15 Minuten platziert. Auf jeder Seite gibt es eine Treppe mit 7 Stufen mit Brunnen zu je 3 Pellets. Die Gesamtzahl der abgerufenen Pellets auf jeder Seite aufgezeichnet. Die Anzahl der abgerufenen Pellets mit dem kontraläsionalen / betroffenen Vorderpfote deutlich von 61% auf preinjury3% 3 Tage nach der Verletzung (3B). Die Fähigkeit, Pellets abgerufen wurde noch signifikant nach 4 Wochen nach der Verletzung mit 20% der Pellets abgerufen beeinträchtigt. Ratten zeigen einen signifikanten Defizit bis Woche 8 mit nur 29% der Pellets zu diesem Zeitpunkt gegessen (ANOVA mit wiederholten Messungen p &lt;0.05, Post-hoc-Analyse zeigte, Tiere haben erhebliche Defizite auf der kontraläsionalen Seite jeder Wochen, p &lt;0,05, Fishers LSD). Die ipsilesional Vorderpfote ist bis 1 Woche nach der Verletzung betroffen; aber dies wieder durch die zweite Woche (ANOVA mit wiederholten Messungen p &lt;0.05, Post-hoc-Analyse zeigte, Tiere haben erhebliche Defizite an Tag 3 und Woche 1 am ipsilesional Vorderpfote, p &lt;0,05, Fisher-LSD). Die anfänglichen Defizite der ipsilesional Vorderpfote könnte durch die Läsion des ipsilateralen Teil der Pyramidenbahn durch den Schnitt Pyramide ausgeführt wird, mit anschließender Sprießen und Wiederherstellung erklären. HorizontalLadder-Test 25 Rats erfordern Vortraining für diesen Test. Ratten laufen dreimal über eine 1 m lange Leiter mit unregelmäßigen Sprossenabstand. Videos werden später in Zeitlupe und die Gesamtzahl der Fuß rutscht und Fehlschüsse für jede Pfote analysiert wird quantifiziert. Die Grafik in 3C stellt die Gesamtzahl der Fehlschüsse und rutscht der betroffenen und weniger betroffenen Seite (Vorderpfote + Hinterpfote) als Prozentsatz der Gesamtzahl der zurückgelegten Schritte. Ratten eine signifikant erhöhte Anzahl von Fehler 1 Woche nach der Verletzung mit 10% bzw. 11% auf der betroffenen Seite und weniger betroffenen Seite auf. Dieses Defizit ist persistent auf der kontraläsionalen / betroffenen Seite bis zu 8 Wochen mit 10% Fehler gemacht, jedoch entscheidet über die ipsilesional / weniger betroffenen Seite von 2 Wochen (ANOVA mit wiederholten Messungen, Post-hoc-Analyse zeigte, Tiere haben erhebliche Defizite auf allen Wochen die kontraläsionalen Seite und erhebliche Defizite in Woche 1 und 3 auf der ipsilesionalSeiten, p &lt;0,05, Fisher-LSD). Elektrophysiologische Tests In einem Terminal elektro Aufbau des Tieres wurde intraperitoneal mit Urethan anästhesiert. Während des gesamten Verfahrens wurde es bei 37 ° C ± 1 ° C gehalten. Seine ventralen Halsbereich, seine Vorderbeine und Brustbereich wurden rasiert und mit Jod-Peeling desinfiziert. Die Pyramiden wurden wie zuvor durch einen Bauchansatz Einschneiden der Haut und den großen Brust beschrieben und in den Oberarm der N. radialis ausgesetzt wurde ausgesetzt. Das distale Ende des Radialnerv wurde geschnitten und der Nerv wurde über zwei Silberdrahthaken-Elektroden in einem Mineralölbad gelegt. Entweder Pyramide mit konzentrischen bipolaren Elektroden in verschiedenen Tiefen mit 5 Impulsen bei 300 Hz und zunehmender Stimulationsamplitude stimuliert wird. Die Aufzeichnungen wurden immer von der N. radialis des behinderten Arm (Bild 4) vorgenommen. Unverletzt animals eine starke Reaktion bei Latenzzeiten von 12 bis 20 ms in der N. radialis, wenn die Gegenseite Pyramide wurde angeregt (4B). Ipsilateraler Stimulation führt nur zu gelegentlichen Aktivierung (4C). Tiere, die vorher auf dem Aufzeichnungs Arm empfangen pyramidotomies, auf der kontralateralen Seite zeigen keine Reaktion in Radialnerv bei lädierten Trakt über der Läsion (4B &#39;) stimuliert. Stimulation der CST-Fasern in den Pyramiden ipsilateralen jedoch an die Aufzeichnungselektroden in Folge einer stärkeren Aktivierung in Radialnerv im Vergleich zu unverletzten Tieren nach 12 Wochen nach der Verletzung (4C). Anatomische Ergebnisse. Die Tiere wurden 10 Wochen postoperativ euthanasiert nach Anhang 1 der Tiere (Scientific Procedures) Act 1986 Zwei Wochen zuvor war die unverletzt CST mit biotinyliertem verfolgenDextran Amin (BDA) Injektionen in den motorischen Kortex 26 ipsilateral zur behinderten Arm (Abbildung 1). Dies ermöglicht die Quantifizierung von unverletzten Fasern, die über die Mittellinie zu überschreiten und liefern kontraläsionalen Rückenmark (5C, D). Unverletzt Tiere haben nur ein paar Fasern Überqueren der Mittellinie, während dies erhöht in Reaktion auf eine Verletzung. Quer zervikalen Rückenmarkschnitte wurden mit Proteinkinase C (PKC) gamma gefärbt, um den Anteil der Denervierung im läsionierten CST (5E) 16 zu beurteilen. Alternativ kann die Vollständigkeit der Läsion durch Injizieren BDA Tracer in den motorischen Cortex am ipsilesional Seite des pyramidotomy Schädigung bewertet. Das Fehlen der Kennzeichnung in der kontralateralen dorsomedialen CST und die ipsilateralen ventromedialen CST nachweist vollständige einseitige Durchtrennung. <img alt="Figur 1" fo:conte<html> nt-width = &quot;4in&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 51.843 / 51843fig1highres.jpg&quot; width = &quot;400&quot; /&gt; Abbildung 1: Schematische Darstellung der Pyramidenbahn bei der Ratte und einseitige Axotomie der CST in den Pyramiden Bild oben:. Pyramidenneuronen in der Rindenschicht 5 Pyramidenzellen stammen. Biotinylierte Dextran Amin (in grün dargestellt) wird in die kontraläsionelle cortex zwei Wochen vor dem Ende des Experiments injiziert. Mittelbild: Die Verträge bilden die Pyramiden auf der ventralen Oberfläche der Medulla und im spinomedullary Kreuzung die Mehrheit der Axone kreuzen sich. Einseitige pyramidotomy ist im kaudalen Medulla (rot) durchgeführt. Nieder Bild: Der Großteil der Pyramidenbahn, die in den dorsomedialen und dorsolateralen Teile des Rückenmarks führen. Eine Minderheit bleibt ipsilateral und läuft ventromedial. 1843fig2highres.jpg &quot;Breite =&quot; 500 &quot;/&gt; Abbildung 2: Ventralansicht des Rattenhirns. Die Pyramiden sind unverwechselbar, weil sie erhoben werden, parallel Ausbuchtungen (gelber Kasten). Die Grenzen der Pyramiden sind medial von der Arteria basilaris (bas) über die Mittellinie und seitlich an der Basis der Konvexität auf halbem Weg zwischen der Arteria basilaris und paraolivary Arterie (pol), wie in (C) gesehen, definiert. Kraniotomie wird über die Arteria basilaris geführt und seitliche Ausdehnung auf den paraolivary Arterie (rotes Feld in C). Eine Pyramide senkrecht zur Basilararterie geschnitten (rote Linie in C wird geschnitten auf Probe in A und B gezeigt). Läsionen zu kaudal in der Nähe der Wirbelarterien (vert) platziert wird unvollständig sein, da die CST beginnt, kreuzen sich, und weil die A. vertebralis wird von der Mittellinie eingestellt. (C) Bild von George Paxinos 27 von &quot;The Rat Nervensystem&quot; angepasst. HINWEIS: Diese Abbildung zeigt eine Läsion auf der linken Seite des Bildes: Das ist das Tier right Pyramidenbahn, weil er auf dem Rücken liegt. Bitte beachten Sie jedoch, dass das Video zeigt eine Läsion links Pyramidenbahn des Tieres. <img alt="Figur 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51843/51843fig3highres.jpg" width="500" /> Abb. 3: Repräsentative Ergebnisse für den Zylinder Aufzucht Test, Montoya Treppe Pellet Erreichen Test und horizontale Leiter Test gibt es eine von allen Tests nach der Verletzung erfassten Motor Defizit. Es kann jedoch keine Defizit mit dem Zylinder Aufzuchttest nach 4 Wochen nach der Verletzung festgestellt werden, während anhaltende Defizite mit dem Montoya Treppenhaus-Test und der horizontalen Leiter Test bis zu 8 Wochen nach der Verletzung (n = 16 pro Gruppe, Mittelwerte und Standardfehler sind erkannt gezeigt). Stern zeigt p &lt;0,05 gegenüber preinjury Basislinie (Fishers LSD-Test). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51843/51843fig3highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken</a>Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51843/51843fig4highres.jpg" width="500" /> Fig. 4: Elektrophysiologie der Beurteilung der Pyramidenbahn vor und nach pyramidotomy (A) zeigt den Aufbau für das Endgerät Experiments. Wir regen die Pyramiden mit einem Zug von 5 Impulse in verschiedenen Tiefen rostral zum Ort der Läsion und Kreuzung. Die rot-Darm-Trakt ist die lädierten Trakt. Wir nehmen aus dem N. radialis auf der kontraläsionalen Seite. (B) und (C) zeigen beispielsweise Aufnahmen mit ipsilesional Stimulation oder kontraläsionalen Stimulation vor und 12 Wochen nach pyramidotomy. Ipsilesional Reize evozieren mehrere Summenaktionspotenziale (Spitzen in der Kurve) in der N. radialis vor Verletzungen (B). Diese werden durch die Verletzung abgeschafft und Tätigkeit nicht return innerhalb von 12 Wochen (B &#39;). Kontraläsionalen Stimulation evoziert seltenen Einzelsummenaktionspotenziale preinjury (C). 12 Wochen nach der Verletzung Aktivität deutlich erhöht (C &#39;), die möglicherweise durch intakte Axone sprießen über die Mittellinie und plastischen Veränderungen im Rückenmark. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51843/51843fig4highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <img alt="Abbildung 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51843/51843fig5highres.jpg" width="500" /> Fig. 5: Anatomische Beurteilung nach pyramidotomy (A, B, C, D) Biotinylierte Dextran Amin wurde verwendet, um die Pyramidenbahn durch Injektion in den motorischen Cortex entsprechend dem unverletzten CST verfolgen (siehe in Figur 1 grün). Die dorsalen medialen, die ventralen medialen Komponenten des CST deutlich sichtbar sind (A, dorsalen medialen Teil in B vergrößert). (C) und (D) sind Vergrößerungen von (A) aus Fasern Sprießen über die Mittellinie in der grauen Substanz des denervierten Seite in Reaktion auf eine Behandlung. Um die Vollständigkeit der Läsion Querschnitte der zervikalen Stufe 4 (12 Wochen nach der Verletzung Gewebe) beurteilt wurden geschnitten und mit Antikörpern gegen PKC gamma (E) gefärbt. Das CST auf der linken Seite des Bildes ist intakt und kann gesehen werden prall über die Mittellinie in den denervierten Seite, vermutlich aufgrund der strukturellen Zerfall des verletzten Rücken CST.

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Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

Die Pyramidenbahn, einer der wichtigsten sensomotorischen Striche können einseitig in das Nagetier brainstem um neuroplasticity induzierenden Therapien für das zentrale Nervensystem zu testen läsionierten werden. Dieses chirurgische Verfahren (&quot;pyramidotomy&quot;) und postoperative Beurteilungen werden in diesem Protokoll beschrieben.

Einseitige Pyramidotomy der Pyramidenbahn in Ratten für Bewertung der Neuroplastizität treibenden Therapien

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has ...

unilateral-pyramidotomy-corticospinal-tract-rats-for-assessment

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.7K Aufrufe.  King's College London.  Die Pyramidenbahn, einer der wichtigsten sensomotorischen Striche können einseitig in das Nagetier brainstem um neuroplasticity induzierenden Therapien für das zentrale Nervensystem zu testen läsionierten werden. Dieses chirurgische Verfahren ("pyramidotomy") und postoperative Beurteilungen werden in diesem Protokoll beschrieben. 

Serie: Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and relapse. Various types of behavioral activity are commonly utilized as measures of drug motivation in animals. However, a crucial component of drug abuse relapse in abstinent cocaine users is "drug craving", which is difficult to model in animals, as it often occurs in the absence of overt behaviors. Yet, it is possible that a class of ultrasonic vocalizations (USVs) in rats may be a useful marker for affective responses to drug administration, drug anticipation and even drug craving. Rats vocalize in ultrasonic frequencies that serve as a communicatory function and express subjective emotional states. Several studies have shown that different call frequency ranges are associated with negative and positive emotional states. For instance, high frequency calls ("50-kHz") are associated with positive affect, whereas low frequency calls ("22-kHz") represent a negative emotional state. This article describes a procedure to assess rat USVs associated with daily cocaine self-administration. For this procedure, we utilized standard single-lever operant chambers housed within sound-attenuating boxes for cocaine self-administration sessions and utilized ultrasonic microphones, multi-channel recording hardware and specialized software programs to detect and analyze USVs. USVs measurements reflect emotionality of rats before, during and after drug availability and can be correlated with commonly assessed drug self-administration behavioral data such lever responses, inter-response intervals and locomotor activity. Since USVs can be assessed during intervals prior to drug availability (e.g., anticipatory USVs) and during drug extinction trials, changes in affect associated with drug anticipation and drug abstinence can also be determined. In addition, determining USV changes over the course of short- and long-term drug exposure can provide a more detailed interpretation of drug exposure effects on affective functioning.

Drug self-administration and ultrasonic vocalizations (USV) are used as behavioral assessments in animal research, but rarely in combination. The purpose of this article is to describe the advantages of recording USVs during drug self-administration procedures to assess affective responses to drug experience.

Beurteilung der Ultraschall-Vocalizations Während Drug Selbstverwaltung in Ratten

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

Forschung

Neurowissenschaften

A General Method for Evaluating Incubation of Sucrose Craving in Rats

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and relapse to food taking 1. Food craving conceptualized in this way is akin to drug craving in response to drug-paired cues. A rich literature has been developed around understanding the behavioral and neurobiological determinants of drug craving; we and others have been focusing recently on translating techniques from basic addiction research to better understand addiction-like behaviors related to food 2-4.
As done in previous studies of drug craving, we examine sucrose craving behavior by utilizing a rat model of relapse. In this model, rats self-administer either drug or food in sessions over several days. In a session, lever responding delivers the reward along with a tone+light stimulus. Craving behavior is then operationally defined as responding in a subsequent session where the reward is not available. Rats will reliably respond for the tone+light stimulus, likely due to its acquired conditioned reinforcing properties 5. This behavior is sometimes referred to as sucrose seeking or cue reactivity. In the present discussion we will use the term "sucrose craving" to subsume both of these constructs.
In the past decade, we have focused on how the length of time following reward self-administration influences reward craving. Interestingly, rats increase responding for the reward-paired cue over the course of several weeks of a period of forced-abstinence. This "incubation of craving" is observed in rats that have self-administered either food or drugs of abuse 4,6. This time-dependent increase in craving we have identified in the animal model may have great potential relevance to human drug and food addiction behaviors.
Here we present a protocol for assessing incubation of sucrose craving in rats. Variants of the procedure will be indicated where craving is assessed as responding for a discrete sucrose-paired cue following extinction of lever pressing within the sucrose self-administration context (Extinction without cues) or as responding for sucrose-paired cues in a general extinction context (Extinction with cues).

Responding for food or drug-paired cues increases over the course of a period of abstinence and this may relate to an increased susceptibility to relapse behaviors. Here we detail a procedure for evaluating this "incubation of craving" in rats that have self-administered sucrose.

Eine allgemeine Methode zur Bewertung der Inkubation von Saccharose Craving in Ratten

For someone on a food-restricted diet, food craving in response to food-paired cues may serve as a key behavioral transition point between abstinence and ...

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

Somatic stem cells can divide to generate additional stem cells (expansion) or more differentiated cell types (differentiation), which is fundamental for tissue formation during embryonic development and tissue homeostasis during adulthood 1. Currently, great efforts are invested towards controlling the switch of somatic stem cells from expansion to differentiation because this is thought to be fundamental for developing novel strategies for regenerative medicine 1,2. However, a major challenge in the study and use of somatic stem cell is that their expansion has been proven very difficult to control.
Here we describe a system that allows the control of neural stem/progenitor cell (altogether referred to as NSC) expansion in the mouse embryonic cortex or the adult hippocampus by manipulating the expression of the cdk4/cyclinD1 complex, a major regulator of the G1 phase of the cell cycle and somatic stem cell differentiation 3,4. Specifically, two different approaches are described by which the cdk4/cyclinD1 complex is overexpressed in NSC in vivo. By the first approach, overexpression of the cell cycle regulators is obtained by injecting plasmids encoding for cdk4/cyclinD1 in the lumen of the mouse telencephalon followed by in utero electroporation to deliver them to NSC of the lateral cortex, thus, triggering episomal expression of the transgenes 5-8. By the second approach, highly concentrated HIV-derived viruses are stereotaxically injected in the dentate gyrus of the adult mouse hippocampus, thus, triggering constitutive expression of the cell cycle regulators after integration of the viral construct in the genome of infected cells 9. Both approaches, whose basic principles were already described by other video protocols 10-14, were here optimized to i) reduce tissue damage, ii) target wide portions of very specific brain regions, iii) obtain high numbers of manipulated cells within each region, and iv) trigger high expression levels of the transgenes within each cell. Transient overexpression of the transgenes using the two approaches is obtained by different means i.e. by natural dilution of the electroporated plasmids due to cell division or tamoxifen administration in Cre-expressing NSC infected with viruses carrying cdk4/cyclinD1 flanked by loxP sites, respectively 9,15.
These methods provide a very powerful platform to acutely and tissue-specifically manipulate the expression of any gene in the mouse brain. In particular, by manipulating the expression of the cdk4/cyclinD1 complex, our system allows the temporal control of NSC expansion and their switch to differentiation, thus, ultimately increasing the number of neurons generated in the mammalian brain. Our approach may be critically important for basic research and using somatic stem cells for therapy of the mammalian central nervous system while providing a better understanding of i) stem cell contribution to tissue formation during development, ii) tissue homeostasis during adulthood, iii) the role of adult neurogenesis in cognitive functions, and perhaps, iv) better using somatic stem cells in models of neurodegenerative diseases.

Expansion of Embryonic and Adult Neural Stem Cells by In Utero Electroporation or Viral Stereotaxic Injection

Controlling the expansion of somatic stem cells is a major factor hampering their study and use in therapy. Here we describe a system to temporally control neural stem cells expansion during development and adulthood, which can be used to increase the number of neurons generated in the mouse brain.

Erweiterung der embryonalen und adulten neuralen Stammzellen<em&gt; In Utero</em&gt; Elektroporation oder Viral stereotaktische Injektion

Somatic stem cells can divide to generate additional stem cells (expansion) or more differentiated cell types (differentiation), which is fundamental for ...

Micromanipulation of Gene Expression in the Adult Zebrafish Brain Using Cerebroventricular Microinjection of Morpholino Oligonucleotides

Manipulation of gene expression in tissues is required to perform functional studies. In this paper, we demonstrate the cerebroventricular microinjection (CVMI) technique as a means to modulate gene expression in the adult zebrafish brain. By using CVMI, substances can be administered into the cerebroventricular fluid and be thoroughly distributed along the rostrocaudal axis of the brain. We particularly focus on the use of antisense morpholino oligonucleotides, which are potent tools for knocking down gene expression in vivo. In our method, when applied, morpholino molecules are taken up by the cells lining the ventricular surface. These cells include the radial glial cells, which act as neurogenic progenitors. Therefore, knocking down gene expression in the radial glial cells is of utmost importance to analyze the widespread neurogenesis response in zebrafish, and also would provide insight into how vertebrates could sustain adult neurogenesis response. Such an understanding would also help the efforts for clinical applications in human neurodegenerative disorders and central nervous system regeneration. Thus, we present the cerebroventricular microinjection method as a quick and efficient way to alter gene expression and neurogenesis response in the adult zebrafish forebrain. We also provide troubleshooting tips and other useful information on how to carry out the CVMI procedure.

In this article, we demonstrate a method for manipulation of gene expression in the ventricular cells of the adult zebrafish telencephalon using antisense morpholino oligonucleotides. We present this method as an efficient and quick protocol that can be used for functional studies in the adult vertebrate brain.

Mikromanipulation der Genexpression in der Erotik-Zebrafischgehirn Mit cerebroventricular Mikroinjektion von Morpholino Oligonukleotiden

Manipulation of gene expression in tissues is  required to perform functional studies. In this paper, we demonstrate the  cerebroventricular ...

Growing Neural Stem Cells from Conventional and Nonconventional Regions of the Adult Rodent Brain

Recent work demonstrates that central nervous system (CNS) regeneration and tumorigenesis involves populations of stem cells (SCs) resident within the adult brain. However, the mechanisms these normally quiescent cells employ to ensure proper functioning of neural networks, as well as their role in recovery from injury and mitigation of neurodegenerative processes are little understood. These cells reside in regions referred to as &#34;niches&#34; that provide a sustaining environment involving modulatory signals from both the vascular and immune systems. The isolation, maintenance, and differentiation of CNS SCs under defined culture conditions which exclude unknown factors, makes them accessible to treatment by pharmacological or genetic means, thus providing insight into their in vivo behavior. Here we offer detailed information on the methods for generating cultures of CNS SCs from distinct regions of the adult brain and approaches to assess their differentiation potential into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes in vitro. This technique yields a homogeneous cell population as a monolayer culture that can be visualized to study individual SCs and their progeny. Furthermore, it can be applied across different animal model systems and clinical samples, being used previously to predict regenerative responses in the damaged adult nervous system.

Neural stem cells harvested from the adult brain are increasing utilized in applications ranging from the basic research of nervous system development to exploring potential clinical applications in regenerative medicine. This makes rigorous control in the isolation and culturing conditions used to grow these cells critical to sound experimental outcomes.

Wachsende neuronale Stammzellen aus konventionellen und Nonconventional Regionen der Volks Nagetier Gehirn

Recent work demonstrates that central nervous system (CNS) regeneration and tumorigenesis involves populations of stem cells (SCs) resident within the ...

One Mouse, Two Cultures: Isolation and Culture of Adult Neural Stem Cells from the Two Neurogenic Zones of Individual Mice

The neurosphere assay and the adherent monolayer culture system are valuable tools to determine the potential (proliferation or differentiation) of adult neural stem cells in vitro. These assays can be used to compare the precursor potential of cells isolated from genetically different or differentially treated animals&#160;to determine the effects of exogenous factors on neural precursor cell proliferation and differentiation and to generate neural precursor cell lines that can be assayed over continuous passages. The neurosphere assay is traditionally used for the post-hoc identification of stem cells, primarily due to the lack of definitive markers with which they can be isolated from primary tissue&#160;and has the major advantage of giving a quick estimate of precursor cell numbers in brain tissue derived from individual animals. Adherent monolayer cultures, in contrast, are not traditionally used to compare proliferation between individual animals, as each culture is generally initiated from the combined tissue of between 5-8 animals. However, they have the major advantage that, unlike neurospheres, they consist of a mostly homogeneous population of precursor cells and are useful for following the differentiation process in single cells. Here, we describe, in detail, the generation of neurosphere cultures and, for the first time, adherent cultures from individual animals. This has many important implications including paired analysis of proliferation and/or differentiation potential in both the subventricular zone (SVZ) and dentate gyrus (DG) of treated or genetically different mouse lines, as well as a significant reduction in animal usage.

Here we describe a detailed protocol for the simultaneous generation of neural precursor cell cultures, as either adherent monolayers or neurospheres, from the subventricular zone and dentate gyrus of individual adult mice.

Eine Maus, zwei Kulturen: Isolierung und Kultur von adulten neuralen Stammzellen aus dem Zwei Neurogene Zonen der einzelnen Mäuse

The neurosphere assay and the adherent monolayer culture system are valuable tools to determine the potential (proliferation or differentiation) of adult ...

The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in neurocognitive disorders. Despite the popularization of prepulse inhibition (PPI) in recent years, many current protocols promote using a percent of control measure, thereby precluding the assessment of temporal processing. The present study used cross-modal PPI and gap prepulse inhibition (gap-PPI) to demonstrate the benefits of employing a range of interstimulus intervals (ISIs) to delineate effects of sensory modality, psychostimulant exposure, and age. Assessment of sensory modality, psychostimulant exposure, and age reveals the utility of an approach varying the interstimulus interval (ISI) to establish the shape of the ISI function, including increases (sharper curve inflections) or decreases (flattening of the response amplitude curve) in startle amplitude. Additionally, shifts in peak response inhibition, suggestive of a differential sensitivity to the manipulation of ISI, are often revealed. Thus, the systematic manipulation of ISI affords a critical opportunity to evaluate temporal processing, which may reveal the underlying neural mechanisms involved in neurocognitive disorders.

Temporal processing, a preattentive process, may underlie deficits in higher-level cognitive processes, including attention, commonly observed in neurocognitive disorders. Using prepulse inhibition as an exemplar paradigm, we present a protocol for manipulating interstimulus interval (ISI) to establish the shape of the ISI function to provide an assessment of temporal processing.

Die Macht der Interstimulus Intervall für die Beurteilung der zeitlichen Verarbeitung bei Nagern

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans and can be assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Given the role of distal leg muscles in upright postural and dynamic tasks, such as walking, a growing research interest in the assessment and modulation of the corticospinal tracts relative to the function of these muscles has emerged in the last decade. However, methodological parameters used in previous work have varied across studies making the interpretation of results from cross-sectional and longitudinal studies less robust. Therefore, use of a standardized TMS protocol specific to the assessment of leg muscles&#39; corticomotor response (CMR) will allow for direct comparison of results across studies and cohorts. The objective of this paper is to present a protocol that provides the flexibility to simultaneously assess the bilateral CMR of two main ankle antagonistic muscles, the tibialis anterior and soleus, using single pulse TMS with a neuronavigation system. The present protocol is applicable while the examined muscle is either fully relaxed or isometrically contracted at a defined percentage of maximum isometric voluntary contraction. Using each subject&#39;s structural MRI with the neuronavigation system ensures accurate and precise positioning of the coil over the leg cortical representations during assessment. Given the inconsistency in CMR derived measures, this protocol also describes a standardized calculation of these measures using automated algorithms. Though this protocol is not conducted during upright postural or dynamic tasks, it&#160;can be used to assess bilaterally any pair of leg muscles, either antagonistic or synergistic, in both neurologically intact and impaired subjects.

The present protocol describes the simultaneous, bilateral assessment of the corticomotor response of the tibialis anterior and soleus during rest and tonic voluntary activation using a single pulse transcranial magnetic stimulation and neuronavigation system.

Bilateralen Bewertung der kortikospinalen Bahnen der Knöchel Muskeln mit navigierte transkranielle Magnetstimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Determining the Functional Status of the Corticospinal Tract Within One Week of Stroke

High interindividual variability in the recovery of upper limb (UL) function after stroke means it is difficult to predict an individual&#39;s potential for recovery based on clinical assessments alone. The functional integrity of the corticospinal tract is an important prognostic biomarker for recovery of UL function, particularly for those with severe initial UL impairment. This article presents a protocol for evaluating corticospinal tract function within 1 week of stroke. This protocol can be used to select and stratify patients in trials of interventions designed to improve UL motor recovery and outcomes after stroke. The protocol also forms part of the PREP2 algorithm, which predicts UL function for individual patients 3 months poststroke. The algorithm sequentially combines a UL strength assessment, age, transcranial magnetic stimulation, and stroke severity, within a few days of the stroke. The benefits of using PREP2 in clinical practice are described elsewhere. This article focuses on the use of a UL strength assessment and transcranial magnetic stimulation to evaluate corticospinal tract function.

This protocol is for evaluating corticospinal tract function within 1 week of stroke. It can be used to select and stratify patients in trials of interventions designed to improve upper limb motor recovery and outcomes and in clinical practice for predicting upper limb functional outcomes 3 months after stroke.

Bestimmung des Funktionellen Status des Corticospinal Tract innerhalb einer Woche nach dem Schlaganfall

High interindividual variability in the recovery of upper limb (UL) function after stroke means it is difficult to predict an individual&#39;s potential ...

Induction of Diffuse Axonal Brain Injury in Rats Based on Rotational Acceleration

Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of death and disability. Diffuse axonal injury (DAI) is the predominant mechanism of injury in a large percentage of TBI patients requiring hospitalization. DAI involves widespread axonal damage from shaking, rotation or blast injury, leading to rapid axonal stretch injury and secondary axonal changes that are associated with a long-lasting impact on functional recovery. Historically, experimental models of DAI without focal injury have been difficult to design. Here we validate a simple, reproducible and reliable rodent model of DAI that causes widespread white matter damage without skull fractures or contusions.

This protocol validates a reliable, easy-to-perform and reproducible rodent model of brain diffuse axonal injury (DAI) that induces widespread white matter damage without skull fractures or contusions.

Induktion von diffusen axonalen Hirnverletzungen bei Ratten basierend auf Rotationsbeschleunigung

Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of death and disability. Diffuse axonal injury (DAI) is the predominant mechanism of injury in a large ...