Name: a battery of motor tests in a neonatal mouse model of cerebral palsy
Uploaded: 2016-11-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 2 s
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We would like to thank everyone at Shriners Hospital Pediatric Research Center, in particular Dr. Mickey Seltzer, of whom without his support, this work would not have been funded. In addition, we would like to thank Isha Srivastava, who contributed to early data collection and Amy He, who helped with the figures. This study was funded by Shriners Hospitals for Children. No funding source played a role in experimental design or decision to submit the paper for publication.

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Mit Hilfe von Tiermodellen menschlicher Krankheiten zu studieren, ist nur relevant, wenn es eine Überlappung zwischen der zellulären und molekularen Reaktion zwischen Mensch und Nager und dass die Verhaltensdurchgeführten Tests haben direkte Relevanz für die menschliche Symptome. Eines der wichtigsten Probleme mit pädiatrische Erkrankung Studien ist, dass viele Forscher erwachsenen Nagetieren verwenden das Modell, sowie erwachsene Nagetier Verhaltensbewertung, ohne Berücksichtigung der Entwicklungsunterschiede zu schaffen, die für den Krankheitsverlauf von Bedeutung sein können. Aufgrund dieser Probleme ist es wichtig , dass die Forschung über die Verwendung pädiatrische Erkrankung nicht nur die entsprechende angepasste Entwicklungszeitpunkten (zB menschlichen ZNS - Entwicklung bei 28 bis 32 Wochen entspricht einer postnatalen Tag 2 - 7 Tage Nagetier) 7, sondern auch Verhaltenstests, die entsprechenden motorischen, sensorischen oder reflexive Entwicklungsverhalten wird untersucht. Somit wird, wie jeder neue neonatalen Krankheitsmodell entwickelt wird, muss es konsequent, dass das zellulare sicherzustellen getestet werdenund Verhaltensreaktionen werden die am besten geeigneten übersetzbaren Daten zwischen Nagetieren und Mensch schaffen. Infantile Zerebralparese ist eine motorische Störung, die bis ins Erwachsenenalter bestehen bleiben. Ein Problem bei vielen der Zerebralparese Modelle verfügbar heute ist das Fehlen von wiederholbaren und standardisierten Motortests, die mit den Defiziten gesehen bei pädiatrischen Patienten korrelieren kann. In diesem neuen Modell, das Hypoxie, Ischämie und Entzündung bei einem Neugeborenen Maus wurde, motorisches Verhalten kombiniert ausgewertet unter Verwendung einer Reihe von Tests, die spezifisch für neugeborenen Mäusen. Um die Subjektivität und erhöhen die quantitative Berichterstattung, mehrere Tests wurden zu verringern modifiziert sehr spezifisch sind, aber leicht Maßnahmen zu bewerten, die standardisiert werden können. Zusätzlich können front- und hindlimb Auswertungen separat durchgeführt werden, und die linken / rechten Unterschiede festgestellt werden kann. Diese Batterie von Tests ist spezifisch für Neugeborene Mäuse bis zu zwei Wochen alt sind. Das CP-Modell demonstriertSchwierigkeiten (Gehfähigkeit, hindlimb Fußwinkel) sowie Gliedmaßen spezifische Schwäche (vier Gliedmaßen Suspension, hindlimb Suspension) und Defizite in der Entwicklungs Reflexe (Greifreflex) beim Gehen. Obwohl in dieser Studie nur eine Zeitpunkt untersucht wurde, können diese Defizite im Laufe der Zeit verfolgt werden. Es gibt auch andere Batterien von Tests , die auf der Neugeborenen verwendet werden können, wie zum Beispiel die Fox - Batterie von Tests oder Heyser Einschätzung von Entwicklungsmeilensteine 15. Jedoch vergleichen diese Tests Neugeborenen bis Erwachsenen, deren Antworten können nicht gleich sein, weil das Neugeborene noch entwickelt. Fox Batterie und Assement Tests des Heyser beruhen auf Beobachtungs subjektiven Informationen mit dichotomous (ja oder nein) Beurteilung, anstatt objektive Daten (Winkel, Haltung basierend auf Stärke, etc.). Aufgrund der Subjektivität dieser Tests haben viele Wissenschaftler angepasst, hinzugefügt oder Kriterien entfernt, wodurch ihre Ergebnisse unvergleichbar zu anderen und Grenze machening die Nützlichkeit der Daten in Bezug auf eine Basis Defizit für eine bestimmte Krankheit oder Störung zu etablieren. eine Reihe von standardisierten Motortests Durch die Festlegung, dass qualitative und speziell Neugeborenen entwickelt, um zu testen, die Ergebnisse aus den einzelnen Forschungsgruppen genau werden kann und zuverlässig gemeldet und verglichen.

Die Entwicklung neuer Modelle von pädiatrischen Verletzung oder Krankheit Nagetiere mit ist oft schwierig, aufgrund der erstaunlichen Fähigkeit von Ratten und Mäusen zu schnell von neurologischen Verletzungen erholen. Deshalb, um jede neue pädiatrische Krankheitsmodell zu validieren, gründlich die zellulären und molekularen Veränderungen untersuchen Hand in Hand mit Verhaltensergebnisse gehen müssen. In vielerlei Hinsicht kann funktionelle Wiederherstellung von Verhaltens wichtiger sein als die zugrunde liegenden zellulären Veränderungen in Bezug auf die therapeutische oder Translations Relevanz. Als Forscher mehr über Verletzungen bei Erwachsenen und Neugeborenen lernen, ist es klar, dass ihre Antworten sehr unterschiedlich sind und nicht zwischen den beiden hochgerechnet werden kann. Beispielsweise zeigen neonatale Mäuse verschiedenen Ebenen der Nervenwachstumsfaktor, Wachstumsfaktor BDNF, Neurotrophin-3 und glialen Zelllinie abstammenden neurotrophischen Faktors folgenden Rückenmarksverletzung 1,2. Zusätzlich haben Neugeborenen signifikant Blut-Hirn - Schranke Leckage nach Schlaganfall 3, demonstrate kortikalen Neuronen Umlagerung nach peripheren Nervenverletzung 4 und haben eine verzögerte oder verlangsamte Astrogliose folgenden Verletzungen des Rückenmarks und Hypoxie-Ischämie 5,6. Daher ist es wichtig , dass translationale pädiatrische Forschung entwicklungs Modelle gleichwertig verwenden und dass diese Modelle sind für die beiden zellulären / molekularen Veränderungen und altersgerechte Verhaltenstests bewertet. Cerebralparese (CP) ist eine Bewegungsstörung, die 3 betrifft: jährlich 1000 Lebendgeburten (NIH). Kinder mit CP eine Reihe von Symptomen und Komorbiditäten aufweisen, abhängig von der Schwere der Erkrankung. Schwierigkeiten mit der Bewegung und Koordination sind die häufigsten Anzeichen, zusammen mit Verzögerungen bei der Motorentwicklungsmeilensteine ​​zu erreichen. Weitere Symptome sind abnorme Muskeltonus (entweder erhöht oder verringert), reduziert die Feinmotorik, Schwierigkeiten beim Gehen, übermäßige sabbern und Schlucken und Alalie (NIH). Die zugrunde liegende Ursache von CP wird angenommen, dass seinein Mangel an Sauerstoff und / oder den Blutfluss zum Gehirn während des Vor- oder peripartum Zeitraum oder bis zu einem Jahr post-partum. Zusätzlich ist nun eine Entzündung ein wichtiger Bestandteil sein in der Entwicklung von CP angenommen. Die Mehrheit der CP Fälle sind mit weißen Substanz Schaden um die Ventrikel, bekannt als periventrikuläre Leukomalazie (PVL) zugeordnet ist. Diese neurologische Kennzeichen deutet darauf hin, dass die anfängliche Beleidigung CP führt während der Zeit der Entwicklung des Gehirns auftritt, wenn die Oligodendrozyten besonders anfällig für Beleidigung sind. Die Periode des schnellen Wachstums Oligodendrozyten in einem Menschen, auch die Zeit, in Oligodendrozyten die am anfälligsten für Verletzungen sind, liegt zwischen 24 - 32 Wochen Schwangerschaft. In den Nager, ist die entsprechende Zeit den postnatalen Tag 02-07 Juli, und ist als CP in diesem Modell induziert wird. Die Neugeborenen-Maus-Modell von CP, die verwendet wurde, um die Tests hier kombiniert mit einer Entzündung Hypoxie und Ischämie umrissenen führen eine inj zu erstellenUry, dass eine bessere ahmt die Neurodegeneration im menschlichen CP gesehen. Dieses Modell befasst sich mit einigen der wichtigsten Mängel in anderen Tiermodellen von CP beobachtet, die verschiedene motorische Defizite fehlen, sowie ausgeprägte weiße Substanz Schaden menschlichen CP-Patienten ähnelt. Frühere Studien von einem Kollaborateur dem gleichen Modell haben gezeigt , dass die Zugabe von Entzündung der weißen Substanz Schaden erhöht, so besser , die PVL in Kindern mit CP 8 gesehen emulieren. Aufbauend auf den bisherigen Daten stellt dieses Papier eine umfassende Batterie der Neugeborenen-motorischen Tests, um Veränderungen im Verhalten des Motors, wenn das Tier im Alter zu bewerten.

<table><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6 mice</td><td>Charles River Laboratories</td><td>STRAIN CODE: 027&amp;nbsp;</td><td>C57BL/6NCrl is the exact strain we use</td></tr><tr><td>Anesthesia Dish, PYREX&amp;trade; Crystallizing Dish</td><td>Corning Life Sciences Glass&amp;nbsp;</td><td>3140125</td><td>Capacity: 25.03 oz. (740ml); Dia. x H: 4.92 x 2.55 in. (125 x 65mm). However, any small round glass container will work. A 2 cup capacity pyrex food storage bowl with flat bottom will also work and is much cheaper (Pyrex model number: 6017399).</td></tr><tr><td>Covered lead ring</td><td>Fisher Scientific</td><td>S90139C</td><td>Lead ring for stablizing flasks in a water bath. It is used inside the anesthesia dish.</td></tr><tr><td>Scalpel Blade #11</td><td>World Precision Instrucments, Inc.</td><td>500240</td><td></td></tr><tr><td>Small Vessel Cauterizer</td><td>Fine Science Tools</td><td>18000-00</td><td></td></tr><tr><td>Micro Hook</td><td>Fine Science Tools</td><td>10064-14</td><td></td></tr><tr><td>Vetbond Suture Glue</td><td>3M</td><td>1469SB</td><td>n-butyl cyanoacrylate adhesive</td></tr><tr><td>Lipopolysaccharide</td><td>Sigma Life Science</td><td>L4391</td><td>Lipopolysaccaride from E.coli 0111:B4, gamma irradiated</td></tr><tr><td>12 x 12 inch opaque box</td><td>Acrylic Display Manufacturing: A division of Piasa Plastics</td><td>C4022</td><td>Colored Acrylic 5-Sided Cube, 3/16&quot; Colored Acrylic, 12&quot;W x 12&quot;D x 12&quot;H;&amp;nbsp; http://www.acrylicdisplaymfg.com/html/cubes_19.html</td></tr><tr><td>Camera/camcorder</td><td>JVC</td><td>GC-PX100BUS</td><td>Any camcorder that works well in low light and can be imported and edited. We use the JVC GC-PX100 Full HD Everio Camcorder.</td></tr><tr><td>Covidien Tendersorb&amp;trade; Underpads</td><td>Kendall Healthcare Products Co</td><td>7174</td><td></td></tr><tr><td>WypAll L40</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>5600</td><td>Any surface with moderate grip will do</td></tr><tr><td>Surface at 45 degree incline</td><td></td><td></td><td>We use a cardboard box.</td></tr><tr><td>Thin wire from a pipe cleaner</td><td>Creatology</td><td>M10314420</td><td>Any pipe cleaner from any craft store will work.</td></tr><tr><td>50mL conical tube</td><td>Falcon</td><td>352070</td><td></td></tr><tr><td>Fiberglass Screen Wire</td><td>New York Wire&amp;nbsp; www.lowes.com</td><td>14436</td><td>Any supplier can be used as long as their screen is 16 x 16 or 18 x 16</td></tr><tr><td>Razor blade</td><td>Fisherbrand</td><td>12-640</td><td>A wooden stick applicator or wooden part of a cotton-tipped swab will also work.</td></tr><tr><td>OPTIX 24-in x 4-ft x 0.22-in Clear Acrylic Sheet to make Clear Acrylic Walkway</td><td>PLASKOLITE INC</td><td>1AG2196A</td><td>Clear acrylic (1/8&quot; thick) with sides and a top to limit exploration. We bought a sheet of acrylic from a local hardware store and had them cut it to size. (2) 2&quot; x 2&quot;; (3) 2&quot; x 18&quot;; (1) 2&quot; x 15.5&quot;; (1) 2&quot; x 3&quot;. Using clear tape, tape all sides together, with the 15.5&quot; piece on top. Tape the 3&quot; piece to the end of the 15.5&quot; piece to create a flap/entryway for the mice. Alternatively, part or all of the walkway can be glued together, and only taping on the top pieces. This design will allow for the walkway to be opened for easy cleaning.</td></tr><tr><td>Protractor</td><td>Westscott</td><td>ACM14371</td><td></td></tr></tbody></table>

a battery of motor tests in a neonatal mouse model of cerebral palsy

As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, standardized battery of neonatal mouse motor tests. These tests can validate injury or disease models, determine treatment efficacy and/or assess motor behaviors in new transgenic strains. This paper presents a series of neonatal motor tests to evaluate general motor function, including ambulation, hindlimb foot angle, surface righting, negative geotaxis, front- and hindlimb suspension, grasping reflex, four limb grip strength and cliff aversion. Mice between the ages of post-natal day 2 to 14 can be used. In addition, these tests can be used for a wide range of neurological and neuromuscular pathologies, including cerebral palsy, hypoxic-ischemic encephalopathy, traumatic brain injury, spinal cord injury, neurodegenerative diseases, and neuromuscular disorders. These tests can also be used to determine the effects of pharmacological agents, as well as other types of therapeutic interventions. In this paper, motor deficits were evaluated in a novel neonatal mouse model of cerebral palsy that combines hypoxia, ischemia and inflammation. Forty-eight hours after injury, five tests out of the nine showed significant motor deficits: ambulation, hindlimb angle, hindlimb suspension, four limb grip strength, and grasping reflex. These tests revealed weakness in the hindlimbs, as well as fine motor skills such as grasping, which are similar to the motor deficits seen in human cerebral palsy patients.

Die Mäuse wurden von P7 (24 h nach der Operation) bis P13 (1 Woche nach der Operation) getestet, verschiedene Mäusen für jeden Zeitpunkt, so dass ein Test Paradigma Lernen war keine verwirrende Variable. P8 wurde als repräsentative Ergebnisse ausgewählt, als Mäuse, die größten Defizite zu diesem Zeitpunkt zeigte. Der Übergang von Crawling zu Walking ist in CP neonatale Mäuse Verzögerte Menschliche CP-Patienten haben Gangstörungen, die von Zehenspitzengang zu einem scissored Gang. Da dieser CP-Modell zeigt Defizite ähnlich wie beim Menschen Gang, wurde Gehfähigkeit beurteilt. Die Mäuse wurden gezählt auf Gangsymmetrie und Gliedmaßen Pfote Bewegung während eines gerade zu Fuß. Bei 48 Stunden nach der Operation (PND 8), hatte CP-Mäuse weniger symmetrische Bewegung des Körpers und &quot;Crawling&quot; Gangart im Vergleich zu ihren Pendants Schein (durchschnittlich Gehfähigkeit Punktzahl: CP 1,083 ±0,6337, n = 12 vs Schein 1,639 ± 0,4859, n = 9; p &lt;0,05, 10). Mit einer Woche haben beide CP und Schein Mäuse transitioned zu Fuß (Daten nicht gezeigt). <img alt="10" src="/files/ftp_upload/53569/53569fig10.jpg" /> Abbildung 10. CP Maus Pups do ambulate nicht so gut wie Shams. Sham - Mäuse (schwarzer Balken) ein Mittelwert von 1,639 ± 0,4859 (n = 9), deren ambulante Entwicklung bedeutet , fällt zwischen asymmetrischen Bewegung des Körpers und langsam kriecht. CP-Mäuse (graue Balken) erhalten eine durchschnittliche Punktzahl von 1,083 ± 0,6337 (n = 12), ihre Gehfähigkeit bedeutet weniger entwickelt ist und neigen dazu, asymmetrische Bewegung des Körpers zu haben. Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt; * P &lt;0,05. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig10large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Hindlimb Fußwinkel in CP Erhöhte Neben Gehfähigkeit wurde hindlimb Fuß-Winkel beurteilt. Acht Tage alte Schein Maus Welpen zu Fuß mit ihren hindpaws nach vorn gerichteten, im Vergleich zu HIL - Mäusen, die hindpaws haben gespreizt , wenn sie in einer geraden Linie (Abbildung 2 zu Fuß, mittlerer Winkel: CP 77.48 ± 9,848, n = 9, gegen Schein 54.54 ± 8,043, n = 11; p &lt;0,0001, Abbildung 11). Dieser erhöhte Winkel korreliert mit Gang Instabilität, dass die Welpen den Winkel ihrer Hinterpfoten, um ihre Gangart zu stabilisieren und zu unterstützen, mit Balance und Koordination zu erhöhen müssen. <img alt="11" src="/files/ftp_upload/53569/53569fig11.jpg" /> Abbildung 11. CP Maus Pups Splay ihre hindpaws beim Gehen. CP - Mäusen (schwarze Balken) einen mittleren Winkel zwischen ihren hinteren Gliedmaßen von 77,48 ± 8,043 (n = 11), während die Schein - Mäuse (graue b<html> ars) einen durchschnittlichen Winkel von 54,54 ± 9,848 (n = 9). Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt; **** Ist p &lt;0,0001. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig11large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig11large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> CP Mäuse zeigen keine Defizite bei Aufrichtungs- Die Oberfläche aufrichtende Test wurde aufgenommen , da einige CP - Patienten Rumpfkontrolle (Heyrman et al., 2013) beeinträchtigt haben. Zusätzlich ist die vestibulären System notwendig , die Notwendigkeit für aufrichtenden und es gibt vestibuläre Defizite in einigen CP Patienten 23 zu erfassen. CP-Mäuse zeigen keine signifikante Defizite, wenn im Vergleich zu Scheinkontrollen aufrichtenden (Daten nicht gezeigt). CP Mäuse führen die gleichen wie Sham in Negative Geotaxis Testing t &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; wird Negative geotaxis verwendet motorische Koordination bei jungen Welpen zu testen, Mäuse, indem sie Platz in Frage gestellt werden, mit Blick auf bergab auf einer geneigten Fläche Verzögerung oder Nicht orientieren bergauf könnten Defizite zeigen.. in Koordination, Balance oder vestibulären Input. CP-Mäuse zeigen keine Defizite, wenn sie mit negativen geotaxis im Vergleich zu den schein-Mäusen (Daten nicht gezeigt) in Frage gestellt. Zusätzlich CP Mäuse zeigten keine Präferenz zu einer Seite gegenüber einer anderen zu drehen, wenn das Neuausrichten . Front Gliedmaßen Fahrwerkstest ist Geeignet für Mäuse älter als 10 Tage CP-Patienten haben den Muskeltonus und Defizite in der Feinmotorik verringert, wie Greifen. Um Schwäche in diesem Mausmodell zu testen, verwendeten wir einen vorderen Gliedmaßen Suspensionstest. Darüber hinaus verwendet das Modell einseitige ischämische Verletzungen und sided-ness könnte diese Suspension Test ermittelt werden. Dieser Testist besser für die Mäuse älter als 10 Tage 15. Um 8 Tage alt, zwei Tage nach der Verletzung, es keine signifikanten Unterschiede zwischen CP waren und Schein-Mäusen (Daten nicht gezeigt). Hindlimb Stärke wird in CP Mäuse Verminderte Menschliche CP-Patienten müssen oft Klammern oder assis Gehhilfen wegen des Mangels an Motorsteuerung und Kraft. Um das Nagetier CP-Modell für den Menschen zu vergleichen, wurde hindlimb Stärke mit der hinteren Gliedmaßen Suspensionstest bewertet. Wenn man von der Seite eines konischen Röhrchen suspendiert, CP Mäuse zeigten hindlimb Schwäche, wie durch eine Abnahme demonstriert Score (hindlimb hängen Punktzahl in hängend: CP 3,468 ± 0,5561, n = 13, gegen Schein 3,891 ± 0,1329, n = 13; p &lt; 0,05, 12). Es wurde kein Unterschied in hindlimb Aussetzungszeit beobachtet (Daten nicht gezeigt). So ähnlich dem menschlichen CP-Patienten, CP-Mäuse zeigen Hindlimb (Bein) Schwäche. <img alt="12" src="/files/ftp_upload/53569/53569fig12.jpg" /> Abbildung 12. Sham Mäuse sind leicht , aber deutlich stärker in ihrer hinteren Gliedmaßen als CP Mäuse. Bei einer durchschnittlichen hängenden Punktzahl von 3,891 ± 0,1329 (n = 13), Schein - Mäusen (schwarze Balken) zeigen mehr hindlimb Trennung und damit eine stärkere hindlimb Haltung, wenn am Rande eines Rohres als CP-Mäuse (graue Balken) mit einer durchschnittlichen hängenden Punktzahl von 3,468 ± 0,5561 hängen (n = 13). Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt; * P &lt;0,05. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig12large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig12large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Grifffestigkeit wird nahm durch CP Verletzung Greifen mit allen vier Pfoten ist wichtig für ein NagetierBedingungen des Kletterns und über unebene Oberflächen laufen. Grip erfordert erhebliche anhaltende Stärke, anstatt Geschicklichkeit oder lineare Kraft, vor allem in den Ziffern und Pfoten 24. Die Mäuse wurden benötigt, um ihre Körpergewicht auf einem invertierten Drahtgeflecht Bildschirm zu halten. CP Mäuse konnten nicht ihren Griff halten und diese Mäuse fiel bei deutlich niedrigeren Winkel (vier Gliedmaßen mittleren Winkel: CP 75,627 ± 24.48, n = 11, gegen Schein 96,57 ± 10.836, n = 9; p &lt;0,05, Abbildung 13). Diese Daten zeigen, dass es ein erhebliches Defizit in der Griffstärke in CP-Mäusen ist. <img alt="13" src="/files/ftp_upload/53569/53569fig13.jpg" /> Abbildung 13. CP Mäuse haben Schwächere Grip als Shams. Sham - Mäusen (schwarze Balken) auf durchschnittlich umgekehrten Winkel erfassen kann von 96.57 ± 10.836 (n = 9). CP-Mäuse (graue Balken) kann nur einen umgekehrten Winkel von 75,627 ± 24,48 (n = 11) zu erreichen. Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt; * P0; 0.05. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig13large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig13large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Grasping Reflex Defizite sind Scheinbare in CP Mäuse Zusammen mit grobmotorischen Defiziten, sind feinmotorische Bewegungen auch in CP - Patienten beeinträchtigt 25,26. Der Greifreflex beim Menschen ist bei der Geburt vorhanden und verschwindet ca. 5 - 6 Monate. Doch Veränderungen in der Greifreflex, wie übertriebene Geschwindigkeit oder Stärke der Greif, Versagen zu erfassen, oder das Wiederaufleben des Greifreflex nach 6 Monaten des Alters, die alle zeigen, Schäden am Nervensystem. Zum Vergleich in der CP-Modell zu erfassen, wurden reflexive Greif Defizite bestimmt. Bei 48 Stunden nach der Verletzung, CP-Mäuse zeigen eine Abnahme der Greifreflex (mittlere Pfoten ergriffenbei 48 h: CP 2,429 ± 0,9376, n = 14, gegen Schein 3,214 ± 0,8018, n = 14; p &lt;0,05, 14A). Es gab eine leichte, aber nicht signifikante Steigerung der rechten Pfote Präferenz in der forepaws (Daten nicht gezeigt). Es gab eine signifikante rechten Pfote Präferenz in der hindpaws (CP 75,0 ± 42,74, n = 14, vs sham 17,86 ± 54,09, n = 14; p &lt;0,005, Figur 14B). Eine Woche nach der Verletzung, CP - Mäuse zeigen Greifen Defizite (durchschnittliche Pfoten auf 1 Woche ergriffen: CP 2,75 ± 1,035, n = 8, gegen Schein 3,80 ± 0,6325, n = 10; p &lt;0,05, 14C), ohne nennenswerte Pfote Präferenz . <img alt="14" src="/files/ftp_upload/53569/53569fig14.jpg" /> Abbildung 14. CP Mäuse haben Grasping Defiziten in der hindpaws, Kontralaterale an die geschädigte Hirnregion. (A) 48 Stunden nach der Verletzung (PND 8), CP - Mäuse (graue Balken) fassen einen Stock mit im Durchschnitt weniger Pfoten als Schein animals (schwarzer Balken). (B) CP - Mäuse (graue Balken) zum Greifen mit der rechten Hinterpfote (kontralateral zur Verletzung) eine Präferenz anzeigen , wie auf mit der linken Hinterpfote (ipsilateral zur Verletzung) gegenüber . Sham-Mäuse (schwarzer Balken) nicht über diese rechte Pfote bevorzugt angezeigt werden soll. Rechte Pfote bevorzugt wird wie folgt berechnet ([rechte Pfote - linke Pfote] / [rechte Pfote + linke Pfote + beide Pfoten] * 100) (C) Eine Woche nach der Verletzung, CP - Mäuse (graue Balken) zeigen noch Defizite zu erfassen , im Vergleich zu. shams (schwarzer Balken). Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt; * P &lt;0,05, ** p &lt;0,005. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig14large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53569/53569fig14large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> CP Mäuse wenden sich von dem Rand Während Cliff Aversion Die Klippe Abneigung Test stützt sich auf die inhärente Angst der Mäuse awa zu dreheny von einer steilen Klippe und in Richtung Sicherheit. Obwohl einige CP-Patienten vestibulären Schwierigkeiten haben, sowie Beeinträchtigung der motorischen Kontrolle, haben die CP-Mäuse zeigen keine Defizite auf diesem Test.

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A Battery of Motor Tests in a Neonatal Mouse Model of Cerebral Palsy

Presented is a concise battery of mouse neonatal motor tests. Using these tests, neonatal motor deficits can be demonstrated in a variety of neonatal motor disorders. By having a standardized set of tests, results from different studies can be compared, allowing for better and accurate reporting between groups.

Eine Batterie von Motortests in einer Neugeborenen-Maus-Modell der Zerebralparese

As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

24.1K Aufrufe.  Lewiz Katz School of Medicine at Temple University. Presented is a concise battery of mouse neonatal motor tests. Using these tests, neonatal motor deficits can be demonstrated in a variety of neonatal motor disorders. By having a standardized set of tests, results from different studies can be compared, allowing for better and accurate reporting between groups.

Serie: A Battery of Motor Tests in a Neonatal Mouse Model of Cerebral Palsy

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

Beurteilung der Sensomotorik in Maus-Modellen der Parkinson-Krankheit

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Forschung

Verhalten

Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore by rearing and touching the walls of the cylinder with their forelimb paws for postural support. Following ischemic injury to the forelimb sensorimotor cortex, rats rely more heavily on their unaffected forelimb paw for postural support resulting in fewer touches with their affected paw which is termed forelimb asymmetry. In contrast, focal ischemic damage in the mouse brain fails to result in comparable consistent deficits in forelimb asymmetry. While forelimb asymmetry deficits are infrequently observed, mice do demonstrate a novel behaviour post stroke termed &#8220;paw-dragging&#8221;. Paw-dragging is the tendency for a mouse to drag its affected paw along the cylinder wall rather than directly push off from the wall when dismounting from a rear to a four-legged stance. We have previously demonstrated that paw-dragging behaviour is highly sensitive to small cortical ischemic injuries to the forelimb motor cortex. Here we provide a detailed protocol for paw-dragging analysis. We define what a paw-drag is and demonstrate how to quantify paw-dragging behaviour. The cylinder test is a simple and inexpensive test to administer and does not require pre-training or food deprivation strategies. In using paw-dragging analysis with the cylinder test, it fills a niche for predicting cortical ischemic injuries such as photothrombosis and Endothelin-1 (ET-1)-induced ischemia &#8211; two models that are ever-increasing in popularity and produce smaller focal injuries than middle cerebral artery occlusion. Finally, measuring paw-dragging behaviour in the cylinder test will allow studies of functional recovery after cortical injury using a wide cohort of transgenic mouse strains where previous forelimb asymmetry analysis has failed to detect consistent deficits.

Classical forelimb asymmetry analysis of the cylinder test is routinely used to assess behavioural deficits in rats following brain injury or stroke; however, it fails to detect consistent deficits in mice. This study demonstrates that quantifying paw-dragging behaviour is a more sensitive analysis of brain injury in mice.

Paw-Ziehen: a Novel, sensitive Analyse des Maus-Zylinder-Test

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore ...

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Mess-motorische Koordination in Mäuse

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

Neurowissenschaften

Neurodevelopmental Reflex Testing in Neonatal Rat Pups

Neurodevelopmental reflex testing is commonly used in clinical practice to assess the maturation of the nervous system. Neurodevelopmental reflexes are also referred to as primitive reflexes. They are sensitive and consistent with later outcomes. Abnormal reflexes are described as an absence, persistence, reappearance, or latency of reflexes, which are predictive indices of infants that are at high risk for neurodevelopmental disorders. Animal models of neurodevelopmental disabilities, such as cerebral palsy, often display aberrant developmental reflexes, as would be observed in human infants. The techniques described assess a variety of neurodevelopmental reflexes in neonatal rats. Neurodevelopmental reflex testing offers the investigator a testing method that is not otherwise available in such young animals. The methodology presented here aims to assist investigators in examining developmental milestones in neonatal rats as a method of detecting early-onset brain injury and/or determining the effectiveness of therapeutic interventions. The methodology presented here aims to provide a general guideline for investigators.

Behavioral testing is the gold standard for determining outcomes following brain injury, and can identify the presence of developmental disabilities in infants and children. Neurodevelopmental reflexes are an early indicator of these abnormalities. A host of easily accomplished developmental reflex tests in the neonatal rodent were developed and described here.

Entwicklung des Nervenreflextests in neonatalen Ratten Pups

Neurodevelopmental reflex testing is commonly used in clinical practice to assess the maturation of the nervous system. Neurodevelopmental reflexes are ...

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the animal&#39;s wellbeing and health. There are numerous behavioral tests that may be applied. We selected a test for general locomotion, the open field test (OFT); a test for muscular strength, the mesh test (MT); and a test for coordination, the rotarod test (RR). Testing can be accomplished on a weekly or monthly basis. As a test for general locomotion, the OFT works by objectively monitoring movement parameters while the mouse is in an open field apparatus. The field is generally a 2&#39; x 2&#39; box, and the movements are recorded through laser sensing or through video capture. The mouse is placed in the center of the open field and allowed to move freely for the test. The MT uses the latency for a mouse to fall off an inverted screen as a measure of muscular strength. A mouse is placed on a screen, which is inverted over a clear box, and is timed for their latency to fall. Three trials are performed, with the best of the three trials scored for that day. A score of 60 s is the maximum time a mouse is left inverted. Mice are given a 5-min rest period between mesh test trials. Lastly, an accelerated protocol on the RR assesses motor coordination and endurance. During a trial, a mouse walks on a rotating rod as it increases in speed from 4 rpm to 40 rpm over 5 min. The trial ends when the mouse touches the magnetized pressure sensor upon falling. Each mouse undergoes three trials, and the best trial is scored for that day. This combined behavioral data allows for the global assessment of mobility, coordination, strength, and movement of the test animals. At least two out of the three behavioral testing measures must show improvement for an animal to qualify as having overall improved motor function.

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects of a disease or treatment on an animal's wellbeing. In order to globally assess motor functioning, we selected tests for general locomotion, muscular strength, and coordination: the open field test, the mesh test, and the rotarod test, respectively.

Batterie des Verhaltens testet Beurteilung der allgemeinen Fortbewegung, Muskelkraft und Koordination bei Mäusen

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

Ein Neonatal Maus Spinal Cord Injury Kompression Modell

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...

Medizin

Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI brain injury by studying neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated (i.e., normal) mice. During the study, Rice-Vannucci&#39;s method was used to induce neonatal HI brain damage in postnatal day 7-10 (P7-10) mice. The HI operation was performed on the pups by unilateral carotid artery ligation and exposure to hypoxia (8% O2 and 92% N2 for 90 min). One week after the operation, the damaged brains were evaluated with the naked eye through the semi-transparent skull and were categorized into subgroups based on the absence (&#34;no cortical injury&#34; group) or presence (&#34;cortical injury&#34; group) of cortical injury, such as a lesion in the right hemisphere. On week 6, the following neurobehavioral tests were performed to evaluate the cognitive and motor functions: passive avoidance task (PAT), ladder walking test, and grip strength test. These behavioral tests are helpful in determining the effects of neonatal HI brain injury and are used in other mouse models of neurodegenerative diseases. In this study, neonatal HI brain injury mice showed motor deficits that corresponded to right hemisphere damage. The behavioral test results are relevant to the deficits observed in human neonatal HI patients, such as cerebral palsy or neonatal stroke patients. In this study, a mouse model of neonatal HI brain injury was established and showed different degrees of motor deficits and cognitive impairment compared to non-operated mice. This work provides basic information on the HI mouse model. MRI images demonstrate the different phenotypes, separated according to the severity of brain damage by motor and cognitive tests.

We performed unilateral carotid artery occlusion on postnatal day 7-10 CD-1 mouse pups to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of HI brain injury. We studied neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated normal mice.

Neurobehavioral Bewertungen in einem Mausmodell der Neugeborenen hypoxisch-ischämische Hirnschädigung

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI ...

A Controlled Mouse Model for Neonatal Polymicrobial Sepsis

Neonatal sepsis remains a global burden. A preclinical model to screen effective prophylactic or therapeutic interventions is needed. Neonatal mouse polymicrobial sepsis can be induced by injecting cecal slurry intraperitoneally into day of life 7 mice and monitoring them for the following week. Presented here are the detailed steps necessary for the implementation of this neonatal sepsis model. This includes making a homogeneous cecal slurry stock, diluting it to a weight- and litter-adjusted dose, an outline of the monitoring schedule, and a definition of observed health categories used to define humane endpoints. The generation of a homogeneous cecal slurry stock from pooled donors allows for the administration into many litters over time, reducing the variation between donors, and preventing the use of potentially toxic glycerol. The monitoring strategy used allows for the anticipation of survival outcome and the identification of mice that would later progress to death, allowing for an earlier identification of the humane endpoint. Two main behavioral features are used to define the health scores, namely, the ability of the neonatal mice to right themselves when placed on their back and their level of mobility. These criteria could potentially be applied to address humane endpoints in other studies of neonatal disease in mice, as long as a pilot study is performed to confirm accuracy. In conclusion, this approach provides a standardized method to model newborn sepsis in mice, while providing resources to assess animal welfare used to define early humane endpoints for challenged animals.

This protocol provides the necessary steps to establish and evaluate neonatal sepsis in 7-day-old mice.

Eine kontrollierte Mausmodell für neonatale Sepsis Biofilm

Neonatal sepsis remains a global burden. A preclinical model to screen effective prophylactic or therapeutic interventions is needed. Neonatal mouse ...

Immunologie und Infektion

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 ...

Quantifizierung der lokomotorischen Dysfunktion bei Mäusen mit Rückenmarksverletzungen mit MouseWalker

Using the MouseWalker to Quantify Locomotor Dysfunction in a Mouse Model of Spinal Cord Injury

The execution of complex and highly coordinated motor programs, such as walking and running, is dependent on the rhythmic activation of spinal and supra-spinal circuits. After a thoracic spinal cord injury, communication with upstream circuits is impaired. This, in turn, leads to a loss of coordination, with limited recovery potential. Hence, to better evaluate the degree of recovery after the administration of drugs or therapies, there is a necessity for new, more detailed, and accurate tools to quantify gait, limb coordination, and other fine aspects of locomotor behavior in animal models of spinal cord injury. Several assays have been developed over the years to quantitatively assess free-walking behavior in rodents; however, they usually lack direct measurements related to stepping gait strategies, footprint patterns, and coordination. To address these shortcomings, an updated version of the MouseWalker, which combines a frustrated total internal reflection (fTIR) walkway with tracking and quantification software, is provided. This open-source system has been adapted to extract several graphical outputs and kinematic parameters, and a set of post-quantification tools can be to analyze the output data provided. This manuscript also demonstrates how this method, allied with already established behavioral tests, quantitatively describes locomotor deficits following spinal cord injury.

Autor im Rampenlicht: Verwendung des MouseWalkers zur Quantifizierung der lokomotorischen Dysfunktion in einem Mausmodell für Rückenmarksverletzungen  

An experimental pipeline to quantitatively describe the locomotor pattern of freely walking mice using the MouseWalker (MW) toolbox is provided, ranging from initial video recordings and tracking to post-quantification analysis. A spinal cord contusion injury model in mice is employed to demonstrate the usefulness of the MW system.