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

הערה: כל הניסויים בוצעו בהתאם למועצה הקנדית של טיפול בבעלי חיים ואושרו על ידי אוניברסיטת קלגרי, ועדת האתיקה טיפול בבעלי חיים. 1. גידול והכנת בעלי החיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזמין חולדות הרות מהספקים סטנדרטיים בעלי חיים במעבדה או גורי גזע בבית על פי פרוטוקולי גידול סטנדרטיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בית כל בעלי החיים גישה כרצונך מודעת מזון ומים, בחדר בטמפרטורה מבוקרת עכברוש דיור (21 ° C) עם, שנשמרו באור 12:12 hr: מחזור כהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר גורים מגיעים לאחר הלידה היום 21 (P21), לגמול את הגורים מהאמהות וביתם בקבוצות מאותו המין של 3 או 4. </li></ol> 2. הגדרה-מפגיעה מוחית מכשירים טראומתיים קל (mTBI) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני תחילתו של הליך, משקולות טחנה למסה הרצויה (למשל 150 גרם). באופן מאובטח לצרף לולאת מתכת לקצה העליון של המשקל המאפשר חוט הדיג להיות fiהיה קבוע למשקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציון נייר אלומיניום עם סכין גילוח חד. ודא שנייר אלומיניום הבקיע תומך במשקל הגוף של העכברוש אבל לא יפריע להאצה של העכברוש הבא השפעת הראש עם המשקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת נייר אלומיניום בשער השלב בצורת U עשוי פלסטיק שקוף (38 x 27 x 27 סנטימטר 3) המכילה ספוג אוסף (38 x 25 x 15 סנטימטר 3) (איור 1), כך שהוא מתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הבמה פלסטיק בצורת U במיקום הנכון מתחת לצינור המדריך עשוי פלסטיק שקוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החזק את צינור מדריך פלסטיק (קוטר x 1.5 מ &#39;2.2 סנטימטרים) במקום עם עמדת מהדק ומקם את צינור המדריך כך שזה 3.5 סנטימטרים מעל נייר אלומיניום הבקיע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את חוט הדיג דרך לולאת המתכת למשקל להבטיח שתחתית המשקל תלויה בחופשיות 2.5 סנטימטרים מעל נייר אלומיניום הבקיע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן מאובטח לצרף חוט הדיג לדוכן המהדק. הערה: קשירת המשקל לצדפותעמדת p בגובה של 2.5 סנטימטרים מעל נייר האלומיניום מונעת מחדש להיטים בעוד החולדה נופלת מההשפעה לספוג האוסף). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משוך את המשקל דרך צינור מדריך פלסטיק עם חוט הדיג ולהחזיק אותו במקום עם סיכת מפתח האלן ב1.0 מ &#39;. </li></ol> 3. אינדוקציה של mTBI <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר חולדות להגיע P30 כלובי מהלך לחדר פרוצדורליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים חולדות בחדר isoflurane וקלים להרדים את העכברוש עד שהוא אינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות מניח את החולדה החזה כלפי מטה על נייר האלומיניום שגמר עם הראש שלה באופן ישיר בדרך של המשקל נופל. ראה איור 2. אם החולדה מתחילה לנוע או השכמה לפני שניתן להציב על נייר אלומיניום כבש, לחזור לתא isoflurane עד שאינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב ולהתחיל שוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משוך את סיכת מפתח אלן, המאפשר למשקל לרדת במאונך דרך צינור מדריך הפלסטיק ולהכות את החולדה על הראש. העכברוש דואר במהירות יעבור סיבוב 180 מעלות ולנחות במצב שכיבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מייד להסיר את החולדה מהספוג האוסף ולהחיל ידוקאין האקטואלי לראשו של העכברוש עם המוליך כותנה שקצהו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החולדה במצב שכיבה בכלוב נקי שמחומם על ידי הגדרת אותו על כרית חימום זמינה מסחרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בשעון עצר או שעון עצר דיגיטלי לרכוש את &quot;הזמן לימין&quot;. זמן לימין הוא הזמן שלקח לחולדה להתעורר מההרדמה ולהעיף מהמצב שכיבה למצב שכיבה או להתחיל הליכה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה לאחר שהתאוששה התנהגות נורמלית (טיפוח, הליכה, לחקור, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 3.2-3.8 לכל חולדה נוספת הדורשת mTBI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על התהליך באותו העכברוש בנקודות זמן רבות לניסויי mTBI חוזרים ונשנים. </li></ol> 4. אינדוקציה של הפציעה שאם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קל anesthetize העכברוש עם isoflurane עד שהוא אינו מגיב לקמצוץ כפה או זנב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות מניח את החולדה החזה כלפי מטה על נייר האלומיניום שגמר עם הראש שלה באופן ישיר בדרך של המשקל נופל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את העכברוש מנייר האלומיניום ללא משיכת סיכת מפתח אלן מצינור פלסטיק המדריך ולהחיל ידוקאין האקטואלי לראש של החולדה עם המוליך כותנה שקצהו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החולדה במצב שכיבה בכלוב נקי שמחומם על ידי הגדרת אותו על כרית חימום זמינה מסחרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשעון עצר או שעון עצר דיגיטלי לרכוש את &quot;הזמן לימין&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה לאחר שהתאוששה התנהגות נורמלית (טיפוח, הליכה, לחקור, וכו &#39;). </li></ol> 5. אימות של mTBI עם מהלך בדיקת Beam 8 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 24 שעות אחרי הגיוס של mTBI או בעלי החיים חזרת פציעת דמה לחדר פרוצדורליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את החולדות לכלוב החזקה נקייהולמקם את הכלוב-הבית של החולדה בסוף הצר של סנטימטר 165 מחודד קורה כך שהחלק הפתוח של הכלוב-הבית עומד בפני הסוף הצר של הקורה. הערה: הקרן מחודדת היא ארוכה 165 סנטימטר. פלטפורמת מרכז הקורה יש רוחב של 6 סנטימטר בסוף הרחב ו1.75 סנטימטר בקצה הצר. יש הקורה במרכז אדנים (רחבים 2 סנטימטר ו -2 סנטימטרים מתחת לקורה במרכז), המספקים בטיחות בעת תלושי הרגל של החולדה. מניחים ריפוד קצף מתחת לקורה כדי להפחית את הסיכון לפגיעה בחולדות שעלולות ליפול הקרן במהלך הבדיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מצלמת וידאו בקצה הרחב של הקרן ומיקום המחודדים / להגדיל את מצלמת וידאו על מנת להבטיח שהחוקר צופה בוידאו יכול לראות בבירור את התנועות של החולדה לכל אורכו של הקרן מחודדת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החולדה בסוף הרחב של הקרן מחודדת ולעודד אותו ללכת על הקורה לכלוב-הבית שלה. ברגע שהעכברוש חוצה את הקרן מחודדת, לעזוב את החולדה בכלוב-הבית שלה לפחות 60 שניות לרייnForce מיקום היעד. זה מס &#39;1 משפט ולא נכלל בניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מצלמת וידאו ובלאפשר העכברוש כדי להשלים את משימת הקורה ההליכה 4 פעמים נוספות (שמירה על תקופות חיזוק 60 שניות בכלוב בבית). ברגע שהחולדה השלימה את כל הניסויים, להחזיר את החולדה לכלוב-הבית שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להבקיע, לרשום את המספר של רגל-תלושי רגל אחוריות המתרחשים ואת הזמן / המשך לחצות את הקרן, לכל ניסוי בודד. השתמש בנתונים אלה כדי לחשב את המספר הממוצע של מטר תלושי רגל האחורי וזמן לחצות את הקרן לכל חולדה. </li></ol>

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

No competing financial interests exist.

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

אמנם יש שיטות נפוצות רבות לייצור מתון עד חמורה פגיעה מוחית טראומטית (TBI), מעט מאוד טכניקות פותחו כדי לגרום קל, סגור פגיעות ראש במכרסמים. בשל העובדה שפגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) הוא פי שלוש יותר נפוץ מאשר פגיעה מוחית בינונית וקשה בשילוב 1, יש צורך במודל אמין של mTBI כדי להקל על הפתופיזיולוגיה מחקר לגבי, תוצאות נוירו-ביולוגיות והתנהגותיים, ואסטרטגיות טיפוליות. לדוגמא, בחלקו בשל המגבלות של מודלים של בעלי החיים הנוכחיים 2, בעשור האחרון היו יותר מ -200 ניסויים נכשלו תרופה קליניות לטיפול בTBI 3. כאשר מערכות דוגמנות נוצרות ללימודי מחקר translational, תחולתו של הממצאים תלויות בתקפותו של המודל מיושם. לצורך המחקר של mTBI / זעזוע מוח, מודל חיה אמין לא רק לחקות את respon הכוחות ביו-המכאניsible לאטיולוגיה פציעה, אלא גם יגרמו תסמינים עקביים עם אלו שדווחו על ידי האוכלוסייה הרלוונטית מבחינה קלינית. יתר על כן, כי ילדים נמצאים בסיכון גבוה במיוחד לmTBI, מערכות דוגמנות אופטימליות תהיה ישימות למכרסמים צעירים ונוער, בנוסף להשווים בוגרים. ניתוחים ביו-מכאניים של נסיבות שבן ספורטאים ספגו mTBIs או פגיעות מוח מזעזעות עולים כי הגורמים המנבאים הקריטיים ביותר לפגיעה הם האצת ראש מהירה והשפעות 4 מהירות גבוהות. רוב המודלים של מכרסמים מועסקים כיום לאינדוקציה של TBI לאפשר תנועה קטנה או לא של הראש 5 (לסקירה ראה 2). המודל המתואר כאן, מספק השפעת מהירות גבוהה לראש של חולדה לנוער חסרת מעצורים פיזי שמלווה בסיבוב 180 מעלות ונפילה חופשית שחל כוחות תאוצה / האטה לראשו של הנושא וגוף. Tהנה שני יתרונות עיקריים הקשורים לטכניקת ירידה במשקל שונה זה לאינדוקציה של mTBI. ראשית, המודל מייצר מזעזע רלוונטיות קליני כמו symptomology מבלי לגרום נזק גלוי למוח (לתיאור מלא של תוצאות התנהגותיות רואים 6). כמו כן עולה בקנה אחד עם דיווחים קליניים של תסמונת פוסט-מזעזעת, טכניקת ירידה במשקל שונה זה מייצרת תוצאות הטרוגניות. למרות שהתופעות מmTBI הן משמעותיות, יש וריאציה משמעותית בין המכרסמים שחוו mTBI כאשר נבדקו על מדדי תוצאה מרובים. שנית, השיטה מאפשרת הלימוד של mTBI חוזר על עצמו 7. כמו רוב דגמי TBI קיימים לגרום פציעות חמורות כגון, הוא לעתים קרובות קשה כדי לגרום לפציעה שנייה, וכמעט בלתי אפשרי ללמוד TBI חוזר על עצמו ללא פגיעה נרחבת בכל קליפת המוח. לכן, הרציונל העיקרי לשימוש בטכניקת הירידה במשקל שונה לתעשייהction של mTBI הוא לייצר פגיעה המייצגת את הפתופיזיולוגיה וsymptomology של זעזוע המוח וTBI חוזר על עצמו באוכלוסיות צעירות יותר מקרוב. עם השכיחות הגוברת של mTBI הקשורים לספורט, נופל, ותאונות דרכים, במיוחד בתקופת ילדות, מודל מכרסם ייחודי זה של mTBI מספק לחוקרים עם כלי רב ערך ללימוד פגיעה מוחית כמו-מזעזעת שיכול להיות מיושם בקלות למספר-להיט פרדיגמות.

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

a novel model of mild traumatic brain injury for juvenile rats

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

טכניקת הירידה במשקל שונה שתוארה לעיל היא שיטה אמינה לאינדוקציה של פציעה קלה מוח טראומטי (mTBI) בחולדות צעירות. ניצול משקל השפעה של 150 גרם, בטכניקה זו יושמה בהצלחה לחולדות לנוער הנעים 50-120 g. בנוסף, ההליך ניתן לחזור בקלות באותה חיות לחקר mTBI חוזר על עצמו. למרות שבעלי חיים שחווים תערוכת יחיד mTBI עלייה בזמן לימין (איור 3) ומופיעים המומים כשהתעוררו, הם במהירות לחזור לפעילות רגילה והם נבדלים מבחינה ויזואלית מבעלי חיים הפצועים דמה. בהתחשב בכך שהפגיעה היא קלה, לידוקאין האקטואלי אשר מבטל כל כאב הקשורים להשפעה מציצה, הוא משכך הכאבים היחידים שנדרשו. זה חשוב למחקר כתרופות לשיכוך כאבים ידועים להתערב בתהליכים דלקתיים והתאוששות טיפוסיים. בשל חוסר symptomology הגלוי, משימת ההליכה הקרן היא אמינה לol שיכול לשמש כדי לאמת את האינדוקציה של mTBI. חשוב לציין, שלא כל בעלי חיים שחווים mTBI יפגינו גירעונות במשימת ההליכה קורה, אבל כקבוצה, חולדות לנוער עם mTBI להפגין רגל-תלושי רגל משמעותית יותר אחוריות בהשוואה לחולדות לנוער עם פגיעת דמה (איור 4). עוד מאפיין מרכזי של טכניקת ירידה במשקל שונה זו הוא חוסר האיפוק להחיל את החולדה לנוער במהלך האינדוקציה פציעה. על ידי מתן מכה מציצה לראש ואחריו תאוצה סיבובית מהירה והאטה, מודל זה מייצג באופן הדוק יותר הכוחות ביו-המכאניים המיוחס לmTBI וזעזוע המוח. כאשר הליך זה חל על חולדות לנוער או עכברים בוגרים, שיעורי תמותה נמוכים מאוד (7/202 בעלי חיים לנוער ~ 3.4% שיעור תמותה), ושבר בגולגולת ודימום תוך-גולגולתי הם נדירים 6,7 יוצא דופן. בנוסף, המודל מייצר סאי רלוונטיות מבחינה קליניתmptomology. מכרסמים לנוער שחוו mTBI בודד הפגינו גירעונות במאזן התנהגויות ומוטוריות, יחד עם גירעונות בתפקוד ביצועי, עלו התנהגויות כמו דיכאון, ואינטראקציות חברתיות שינו 6,9. באופן דומה, עכברים בוגרים גם להציג גירעונות שיווי משקל וקואורדינציה עדינים שיתאוששו עם זמן 7. לבסוף, אינדוקציה של mTBI באמצעות מודל זה דורשת הרדמה מינימאלית ואינה כרוכה בהכנה כירורגית או מתחפרים לתוך הגולגולת. תוצאות ולכן לא מוטה על ידי השפעות דלקתיות או חיסוניות בלבול מופעלות על ידי הניתוח או הרדמה. יתר על כן, הזמן המהיר התאוששות וחוסר פצעים פתוחים מאפשרים לתחילתו של פרדיגמות בדיקות נוספות להתרחש זמן קצר לאחר מכרסמים לחוות mTBI. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1: </strong<html> ייצוג artoon C של בצורה U שלב פלסטיק וספוג אוסף עם כל הממדים הרלוונטיים. מרחק של 10 סנטימטרים חייב להישמר בין ספוג האיסוף והחלק העליון של שלב הפלסטיק כדי להבטיח את החולדה לנוער יש&gt; מספיק זמן כדי להשלים את 180 סיבוב °. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2: (א) ייצוג צילום של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. עכברוש הנוער ממוקם חזה כלפי מטה על נייר אלומיניום הבקיע כך שהראש הוא ישירות מתחת למשקל נופל. מבט צד (B) של פלטפורמת האינדוקציה פציעה. הפגנת צילום של המשקל המשמש באינדוקציה של mTBI (C) . להעלות / 51,820 / &quot;width =&quot; 500 51820fig3highres.jpg &quot;/&gt; איור 3: ייצוג גרפי של ההבדלים בזמן לימין בין חולדות לנוער הממוצע שחוו mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p &lt;0.01) חולדות שקיבל תערוכת mTBI גידול משמעותי ב. צורך משך הזמן לתקן את עצמם מהמצב שכיבה. <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4: ייצוג גרפי של מספר מטרים תלושי רגל האחורי הוצגו במשימת ההליכה Beam ידי חולדות צעירות הממוצע שחווה mTBI אחת וחולדות לנוער שחוו פציעת דמה (* p &lt;0.05).

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats at JoVE.com

A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

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

דגם רומן של טראומטית קל פגיעה מוחית לחולדות לנוער

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

23.5K Views.  University of Calgary. The modified weight-drop technique is an easy, cost-effective procedure used for the induction of mild traumatic brain injury in juvenile rats. This novel technique produces clinically relevant symptomology that will advance the study of mild traumatic brain injury (mTBI) and concussion. 

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

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, few studies have investigated the long-term effects of injury in rodent models of TBI. Shown here are behavioral measures that are well-established in TBI research for times early after injury, such as two weeks, until two months. Some of these methods have previously been used at later times after injury, up to one year, but by very few laboratories. The methods demonstrated here are a short neurological assessment to test reflexes, a Beam-Balance to test balance, a Beam-Walk to test balance and motor coordination, and a working memory version of the Morris water maze that can be sensitive to deficits in reference memory. Male rats were handled and pre-trained to neurological, balance, and motor coordination tests prior to receiving parasagittal fluid percussion injury (FPI) or sham injury. Rats can be tested on the short neurological assessment (neuroscore), the beam-balance, and the Beam-Walk multiple times, while testing on the water maze can only be done once. This difference is because rats can remember the task, thus confounding the results if repeated testing is attempted in the same animal. When testing from one to three days after injury, significant differences are detected in all three non-cognitive tasks. However, differences in the Beam-Walk task were not detectable at later time points (after 3 months). Deficits were detected at 3 months in the Beam-Balance and at 6 months in the neuroscore. Deficits in working memory were detected out to 12 months after injury, and a deficit in a reference memory first appeared at 12 months. Thus, standard behavioral tests can be useful measures of persistent behavioral deficits after FPI.

The goal of the behavioral tests presented here is to detect functional deficits in rats after traumatic brain injury. Four specific tests are presented that detect deficits in behaviors to reflect the damage to specific brain areas at times extending to one year after injury.

זיהוי חסרונות התנהגותיים אצל חולדות לאחר פגיעה מוחית טראומטית

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

Behavior

Assessing Dominant-Submissive Behavior in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Competition over resources such as food, territory, and mates significantly influences relationships within animal species and is mediated through social hierarchies that are often based on dominant-submissive relationships. The dominant-submissive relationship is a normal behavioral pattern among the individuals of a species. Traumatic brain injury is a frequent cause of social interaction impairment and the reorganization of dominant-submissive relationships in animal pairs. This protocol describes submissive behavior in adult male Sprague-Dawley rats after the induction of traumatic brain injury using a fluid-percussion model compared to naive rats through a series of dominant-submissive tests performed between 29 days and 33 days after induction. The dominant-submissive behavior test shows how brain injury can induce submissive behavior in animals competing for food. After traumatic brain injury, the rodents were more submissive, as indicated by them spending less time at the feeder and being less likely to arrive first at the trough compared to the control animals. According to this protocol, submissive behavior develops after traumatic brain injury in adult male rats.

The present protocol describes a rat model of fluid percussion-induced traumatic brain injury followed by a series of behavioral tests to understand the development of dominant and submissive behavior. Using this model of traumatic brain injury in conjunction with specific behavioral tests enables the study of social impairments following brain injury.

הערכת התנהגות דומיננטית-כנועה בחולדות בוגרות לאחר פגיעה מוחית טראומטית

Competition over resources such as food, territory, and mates significantly influences relationships within animal species and is mediated through social ...

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.

דגם עכבר של פגיעה בודדת וחזרה קלה של פגיעה מוחית טראומטית

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 ...

A Novel and Translational Rat Model of Concussion Combining Force and Rotation with In Vivo Cerebral Microdialysis

Persistent cognitive and motor symptoms are known consequences of concussions/mild traumatic brain injury (mTBIs) that can be partly attributable to altered neurotransmission. Indeed, cerebral microdialysis studies in rodents have demonstrated an excessive extracellular glutamate release in the hippocampus within the first 10 min following trauma. Microdialysis offers the clear advantage of in vivo neurotransmitter continuous sampling while not having to sacrifice the animal. In addition to the aforementioned technique, a closed head injury model that exerts rapid acceleration and deceleration of the head and torso is needed, as such a factor is not available in many other animal models. The Wayne State weight-drop model mimics this essential component of human craniocerebral trauma, allowing the induction of an impact on the head of an unrestrained rodent with a falling weight. Our novel and translational rat model combines cerebral microdialysis with the Wayne State weight-drop model to study, in lightly anesthetized and unrestrained adult rats, the acute changes in extracellular neurotransmitter levels following concussion. In this protocol, the microdialysis probe was inserted inside the hippocampus as region of interest, and was left inserted in the brain at impact. There is a high density of terminals and receptors in the hippocampus, making it a relevant region to document altered neurotransmission following concussion. When applied to adult Sprague-Dawley rats, our combined model induced increases in hippocampal extracellular glutamate concentrations within the first 10 min, consistent with the previously reported post-concussion symptomology. This combined weight-drop model provides a reliable tool for researchers to study early therapeutic responses to concussions in addition to repetitive brain injury, since this protocol induces a closed-head mild trauma.

Neurotransmitter alteration is a mechanism of neural dysfunction that occurs after concussion and contributes to the sometimes-catastrophic long-term consequences. This rat model combines microdialysis, allowing in vivo neurotransmitter quantification, with a weight-drop technique exerting rapid acceleration and deceleration of the head and torso, an important factor of human craniocerebral trauma.

מודל עכברוש הרומן והטרנסלבית של זעזוע מוח שילוב כוח וסיבוב עם Vivo מוחין מיקרודיאליזה

Persistent cognitive and motor symptoms are known consequences of concussions/mild traumatic brain injury (mTBIs) that can be partly attributable to ...

Neuroscience

Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous variability and heterogeneity (age, gender, type of trauma, other possible pathologies, etc.), animal models play a key role in unraveling factors that are limitations in clinical research. They provide a standardized and controlled setting to investigate the biological mechanisms of injury and repair following TBI. However, not all animal models mimic the diffuse and subtle nature of mTBI effectively. For example, the commonly used controlled cortical impact (CCI) and lateral fluid percussion injury (LFPI) models make use of a craniotomy to expose the brain and induce widespread focal trauma, which are not commonly seen in mTBI. Therefore, these experimental models are not valid to mimic mTBI. Thus, an appropriate model should be used to investigate mTBI. The Marmarou weight drop model for rats induces similar microstructural alterations and cognitive impairments as seen in patients who sustain mild trauma; therefore, this model was selected for this protocol. Conventional computed tomography and magnetic resonance imaging (MRI) scans commonly show no damage following a mild injury, because mTBI induces often only subtle and diffuse injuries. With diffusion weighted MRI, it is possible to investigate microstructural properties of brain tissue, which can provide more insight into the microscopic alterations following mild trauma. Therefore, the goal of this study is to obtain quantitative information of a selected region-of-interest (i.e., hippocampus) to follow up disease progression after obtaining a mild and diffuse brain injury.

The overall goal of this procedure is to obtain quantitative microstructural information of the hippocampus in a rat with mild traumatic brain injury. This is done using an advanced diffusion-weighted magnetic resonance imaging protocol and region-of-interest based analysis of parametric diffusion maps.

הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and understanding the mechanisms of how a TBI alters brain function. The availability of multiple animal models of TBI is necessary to model the different aspects and severities of TBI seen in people. This manuscript describes the use of a midline closed head injury (CHI) to develop a mouse model of mild TBI. The model is considered mild because it does not produce structural brain lesions based on neuroimaging or gross neuronal loss. However, a single impact creates enough pathology that cognitive impairment is measurable at least 1 month after injury. A step-by-step protocol to induce a CHI in mice using a stereotaxically guided electromagnetic impactor is defined in the paper. The benefits of the mild midline CHI model include the reproducibility of the injury-induced changes with low mortality. The model has been temporally characterized up to 1 year after the injury for neuroimaging, neurochemical, neuropathological, and behavioral changes. The model is complementary to open skull models of controlled cortical impact using the same impactor device. Thus, labs can model both mild diffuse TBI and focal moderate-to-severe TBI with the same impactor.

The protocol describes mild traumatic brain injury in a mouse model. In particular, a step-by-step protocol to induce a mild midline closed head injury and the characterization of the animal model is fully explained.

מודל ראש סגור מבוקר אלקטרומגנטי של פגיעה מוחית טראומטית קלה בעכברים

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of closed-head mTBI in the preclinical setting to increase translatability to the clinical population. The awake closed-headed injury (ACHI) model uses a modified controlled cortical impactor to deliver closed-headed injury, inducing clinically relevant behavioral deficits without the need for a craniotomy or the use of an anesthetic.
This technique does not normally induce fatalities, skull fractures, or brain bleeds, and is more consistent with being a mild injury. Indeed, the mild nature of the ACHI procedure makes it ideal for studies investigating repetitive mTBI (r-mTBI). Growing evidence indicates that r-mTBI can result in a cumulative injury that produces behavioral symptoms, neuropathological changes, and neurodegeneration. r-mTBI is common in youths playing sports, and these injuries occur during a period of robust synaptic reorganization and myelination, making the younger population particularly vulnerable to the long-term influences of r-mTBI.
Further, r-mTBI occurs in cases of intimate partner violence, a condition for which there are few objective screening measures. In these experiments, synaptic function was assessed in the hippocampus in juvenile rats that had experienced r-mTBI using the ACHI model. Following the injuries, a tissue slicer was utilized to make hippocampal slices to evaluate bidirectional synaptic plasticity in the hippocampus at either 1 or 7 days following the r-mTBI. Overall, the ACHI model provides researchers with an ecologically valid model to study changes in synaptic plasticity following mTBI and r-mTBI.

Here, it is demonstrated how an awake closed-head injury model can be used for examining the effects of repeated mild traumatic brain injury (r-mTBI) on synaptic plasticity in the hippocampus. The model replicates important features of r-mTBI in patients and is used in conjunction with in vitro electrophysiology.

הערכת שינויים בפלסטיות סינפטית באמצעות מודל פגיעת ראש סגורה ערה של פגיעה מוחית טראומטית קלה

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

אימות תגובה לפציעה והערכות התנהגותיות במודל של חולדות mTBI

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful insights, developing a stable and reproducible animal model is essential. In this study, we report a detailed description of a closed-head mTBI model and a representative validation method using Sprague-Dawley rats to verify the modeling effect. The model involves dropping a 550 g mass weight from a height of 100 cm directly onto the head of a rat on a destructible surface, followed by a 180-degree turn. To assess the injury, rats underwent a series of neurobehavioral assessments 10 min post-injury, including time of loss of consciousness, first seeking-behavior time, escape ability, and beam balance ability test. During the acute and subacute stages following the injury, behavioral tests were conducted to assess motor coordination ability (Beam task), anxiety (Open Field test), and learning and memory abilities (Morris Water Maze test). The closed-head mTBI model produced a consistent injury response with minimal mortality and replicated real-life situations. The validation method effectively verified the model development and ensured the stability and consistency of the model.

מחבר Spotlight: Advanceancing Traumatic Brain Injury Research - מודל ראש סגור לשכפול מדויק והערכה מהירה 

Here, we present a closed-head mild traumatic brain injury (mTBI) rat model and its validation exhibiting remarkable similarity to human mTBI concerning behavioral manifestations during the acute and subacute stages.

מודל חולדה של פגיעה טראומטית קלה בראש סגור ותיקוף שלה

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...

דגם רומן של טראומטית קל פגיעה מוחית לחולדות לנוער

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

זיהוי חסרונות התנהגותיים אצל חולדות לאחר פגיעה מוחית טראומטית

הערכת התנהגות דומיננטית-כנועה בחולדות בוגרות לאחר פגיעה מוחית טראומטית

דגם עכבר של פגיעה בודדת וחזרה קלה של פגיעה מוחית טראומטית

מודל עכברוש הרומן והטרנסלבית של זעזוע מוח שילוב כוח וסיבוב עם Vivo מוחין מיקרודיאליזה

הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון

מודל ראש סגור מבוקר אלקטרומגנטי של פגיעה מוחית טראומטית קלה בעכברים

הערכת שינויים בפלסטיות סינפטית באמצעות מודל פגיעת ראש סגורה ערה של פגיעה מוחית טראומטית קלה

מודל חולדה של פגיעה טראומטית קלה בראש סגור ותיקוף שלה

מודל חולדה של פגיעה טראומטית קלה בראש סגור ותיקוף שלה

מודל חולדה של פגיעה טראומטית קלה בראש סגור ותיקוף שלה