We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.

משפט ואתיקה: הפרוטוקול הבא אושר על ידי הטיפול בבעלי החיים המוסדיים ועדת השימוש (IACUC) מאונ&#39; דלאוור. 1. חשיפה התפתחותית (או דגם של חשיפת אתנול Binge דמוית) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום PD3, לקבוע את מינו של כל חיה ו צולב לטפח כל חיות במידת צורך כדי לשמור על גודל המלטה (8 חיות) והפצת מין (4 זכרים: 4 נקבות) עולה בקנה אחד בתוך כל המלטה. הערה: חשוב לשמור על גודל המלטה והפצת מין עקבי ככל האפשר, כדי למנוע בלבול הניסיון. למרות בפרוטוקול זה משתמש 8 גורים (4 זכרים ו -4 נקבות) בכל המלטה, בגדלי המלטה אלטרנטיביים או הפצות מין עשויים להיות תפורות לצרכי תכנון הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תת עורי להזריק כמות קטנה של בדיו שחור לידיו לזהות חיות בתוך כל המלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פסיאודו אקראי להקצות המלטות כניסוי (המכיל 50% אלכוהול חשוף (AE) ו -50% שליטה מחובר לצינורות-דמה (SI) הגורים) או לינוק מלא (SC) (בעלי חיים שאינם עוברים כל אינטובציה, גזיר זנב, או פרוטוקולי פרידת PD 4 - 9 למעט במשקל יומי חבטות אוזן). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לשמור על גודל קבוצה עקבי, להקצות כפליים המלטות ניסוי כפי המלטות SC. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול כל חיה ואז להחזיר אותו בכלוב בבית שלה. בעלי חיים במשקל אמור להתרחש מדי יום במהלך תקופת אינטובציה (PD 4 - 9). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את האפריון כולו מן הסכר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח גורים על משטח לוהט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את המשקל של כל גור פרט. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום PD4, לאחר שקילת כל חיה לחשב את כמות אלכוהול הכרחי עבור סכום כולל של 5.25 גר &#39;/ ק&quot;ג / ליום כל חיה (מבוסס על משקל הגור משלב 1.4) 8. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נהל אלכוהול 11.9% אתנול-ב-חלב תחליף (כרך / כרך). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל בשעה 9 בבוקר, להסיר גורים של המלטה אחד מהאם בכל פעם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל את אתנול-ב-חלב לכל גור AE <sעד class = &quot;Xref&quot;&gt; 34. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sham-לצנרר כל גור 8 SI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.5. דרך 1.8. עבור כל המלטה ניסיונית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שעות לאחר המנה הראשונה, לחזור על תהליך המינון (שלבי 1.5 דרך 1.8) עבור מנת אלכוהול שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחת וחצי שעות לאחר מנת האלכוהול השנייה (הנקודה שבה שיא תוכן אלכוהול בדם יומי מושגת), לאסוף ודם צנטריפוגות מן גורי AE ו SI באמצעות זנב גזיר לניתוח תוכן אלכוהול בדם בעתיד 35. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף 60 μL של דם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים דם בתוך שפופרת microcentrifuge 1 מ&quot;ל. דם צנטריפוגה ב 1.5 XG במשך 25 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות לאסוף את בסרום supernatant מהצינור צנטריפוגות ולשמור לניתוח תוכן אלכוהול בדם בעתיד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על תהליך המינון (שלבי 1.5 דרך 1.8) באמצעות חלב במקום אתנול-ב-חלב כדי למנוע גירעונות תזונתיים מחוסר יכולת סיעוד ב AEגורים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע סך של 2 מנות חלב משלימות 2 שעות זה מזה על PD 4. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.4 דרך 1.12 (למעט צעד 1.11) על PD 5 - 9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות מינון חלב המשלימה הסופי על PD9, אוזן אגרוף כל הגורים לזיהוי בכלוב EC. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתאם אגרוף באוזן עם מידה מסוימת של מספר המלטה או מזהה (למשל, המלטות אי-זוגיות בתוך עוקבה תקבלנה האוזן השמאלית שלהם אגרוף בעוד חי המלטות זוגיות תקבלנה אוזני זכותם אגרוף). זה יעשה את זה קל יותר לזהות חיות בכלוב EC צריכים בעלים חיים רבים מן ההמלטות שונות יש אותו דפוס pawmark. </li></ol></li></ol> גמילה 2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום PD 23, בבית כל החיות בכלובים של 2 - 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שכל החיות שוכנו באותו הכלוב הן מאותו המין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כלול SC אחד, אחד SI, ובעלי חיים אחד AE לכל כלוב במידת האפשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צמצם את מספר כלוב mates הבבית הם מאותו ההמלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שכל החיות שמסוגלות לגשת מזון ומים. </li></ol></li></ol> ריצת גלגל 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום PD30, להקצות מחצית כלובים עם חיות כדי WR. בית החיות האלה בכלובים עם גישה חופשית גלגל ריצה נירוסטה המצורפת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שיש גלגלים מונה להעריך את המספר הכולל של מהפכות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את כל החיות על PD 30 ו PD 36. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את מספר המהפכות של כל גלגל בשעה 9 בבוקר כל יום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאר חיות במצב הדיור שלהם במשך 12 ימים. </li></ol> 4. מורכבות הסביבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכינים את הכלוב EC לפני 9 בבוקר ביום שמתאים PD 42 עבור בחיות מעבדה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבל 30 &quot;x 18&quot; x 36 &quot;כלוב פלדה מגולוון. הערה: צריך הכלוב מספר רמות, להיות מסוגל לתמוך את המשקל של חולדות מרובות, להתמלא תקןיש מצעים, ומיקומים מרובים לצרף בקבוקי מים ומגשי האוכל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח רומן, אובייקטים צבעוניים בגדלים משתנים וצורות בכלוב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים 6 צעצועים גדולים בכלוב EC. ודא כי כל צעצוע הוא מספיק גדול בשביל 3 או יותר חולדות כדי אינטראקציה עם בעת ובעונה אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח 6 צעצועים בינוניים בכלוב EC. ודא כי כל צעצוע הוא מספיק גדול בשביל 3 - 4 חולדות כדי אינטראקציה עם בעת ובעונה אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים הרבה (לפחות 20) של צעצועים קטנים בכלוב EC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משתמש באביזרים של צבעים שונים, צורות, גודל, וכו &#39;החידושים הם קריטיים להתערבות זו (ראה דיון). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שתי מנות של מזון בקצוות מנוגדים של הכלוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שני בקבוקי מים בקצוות מנוגדים של הכלוב. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשעה 9 בבוקר על PD 42, לשקול את כל החיות להעביר את החיות WR לכלוב EC. כל כלוב EC אמור להכיל 9 - 12 בעלי חיים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לוודא שאין חיות לשניהם באותו pawmark ואוזן-משחק מליםדפוסי ch. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו את כל ימי המזון ומים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל יומיים, להסיר את הצעצועים מהכלוב EC ולהחליף אותם (על פי השלב 4.1.2.). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל שלושה ימים, לנקות את הכלוב EC. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את החיות מן כלוב EC ולשים אותם בכלובים שהייה זמניים של 2 - 3 חיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את כל המצעים מן בתחתית הכלוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור אותם הצעצועים לכלוב אלא עצם היום הזה עולה בקנה אחד עם לוח זמני החלפת צעצוע (לפי צעד 4.4.). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלף את כל האוכל והמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלף החולדות לתוך כלוב EC. </li></ol></li></ol> רקמות 5. אסוף הערה: אוסף רקמות (למשל, זלוף עם paraformaldehyde) ואחסון (למשל, מקפיא, הטבעת פרפין) יכולה להתבצע עם מגוון רחב של שיטות. להלן יסביר את התהליך של זלוף עם paraformaldehyde 4% ב 0.1 M פוספט בופר (4% paraformaldehyde ב PBSפתרון) 8. זהירות: Paraformaldehyde הוא מסרטן ועלול גם לגרום לגירוי עור, תגובה אלרגית בעור, או פגיעה בעין. השתמש הגנת עיניים / עור מתאים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף חולדה אחת בכל פעם כדי isoflurane כדי להרדים את החיה קלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Intraperitoneally להזריק עכברוש עם 2 מ&quot;ל / ק&quot;ג של תערובת קטמין / xylazine (1.5 מ&quot;ל xylazine מעורבב עם 10 מ&quot;ל של קטמין). הערה: קטמין ו xylazine הן בריכוזים מלאי של 100 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​לפני שילוב עבור תערובת ההזרקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר עכברוש הוא כבר לא מגיבים, perfuse החיה עם 0.1 M פוספט בופר (PBS; pH = 7.2) ואחריו paraformaldehyde 4% ב PBS (pH = 7.2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סר מוח ולאחסן paraformaldehyde 4% PBS ב 4 מעלות צלזיוס למשך 48 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי 2 ימים, העברת הפתרון של סוכרוז 30% נוספים paraformaldehyde 4% PBS ב 4 ° C. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

בפרוטוקול לעיל, הראינו התערבות רצויה להציל גירעונות neuroanatomical בעקבות חשיפת אלכוהול בילוד. התערבות זו יכולה לשמש טיפולי במודלים של בעלי חיים אחרים בשל חוסנו של כל אחד ממרכיבי ההתערבות. פעילות לב וכלי דם מרצון בצורה של WR הוכחה להועיל כמה תוצאות התנהגותיות 38...

גידול בסביבות שונות כבר זמן רב ידוע כדי לגרום לשינויים במדדים שונים של בריאות נוירולוגיות. מחקרים רבים בודקים את ההשפעות המיטיבות של גידול בסביבה מורכבת (EC) החל מחקר פורץ דרך על ידי דיאמונד רוזנצוויג (למשל, 1, 2) ו Greenough (למשל, 3, 4). EC הוכח יש השפעות חיוביות להכחיש על שינויים סינפטיים וסלולר במוח 5, 6, 7. EC יכול להשפיע על ריבוי אזור המוח כולל ההיפוקמפוס 8, 9 ו בקליפת המוח הראייתית 10, 11, הסטריאטום גחון 12, 13, כמו גםכפונקציה neuroimmune המוח-רחב (הנסקרת ב 14). עניין רב במיוחד פתח ממחקרי על ההיפוקמפוס כשזה הודגם כי EC יכול להגדיל את שיעור ההישרדות של תאי גרגיר נולד-מבוגר של gyrus המשוננת באמצעות פלסטיות דנדריטים 9, 13. הנקודה האחרונה אסף עניין רב בשל הגוף הולך וגדל של ספרות המציין כי פעילות אירובית מקדמת neurogenesis למבוגרים הם במוח הבריא הפגום 15, 16, 17, 18. ריצת עגלה (WR) היא קל ליישם בצורה של פעילות לב וכלי דם מהרצון כי הוכח להועיל במודלים של מכרסמים של הפרעות נוירולוגיות או הזדקנות 17, 19, 20. WR משפיע על הביטוי של גורמי גדילה<html> הן במערכת העצבים המרכזית וההיקפית 21, 22, 23. שילוב (לימים) WR ו- EC לתוך &quot;superintervention&quot; (WR-EC) (כלומר, 12 ימים של WR ואחריו 30 ימים EC) מספקים עלייה חזקה neurogenesis למבוגרים בהיפוקמפוס הישרדות המוגבר של התאים התרבו לאחרונה 8, אפקט כי במודל חיה של FASD אינה מושגת על ידי רכיבים בודדים (ראה להלן). מאז הן רכיבים של WR-EC להשפיע על מגוון רחב של מבנים בתוך המוח 13 (WR הנסקרת ב 22, EC הנסקרת ב 24), יישום התערבות זו ניתן ליישם בקלות במודלים של מכרסמים של שני הדגמים הופעת החיים התפתחותיים מאוחרים יותר של נוירולוגיות ירידת ערך (למשל, חשיפת אלכוהול בילוד, הזדקנות, מתח בתחילת חיים). NT &quot;&gt; שילוב של WR-EC בתקופות המבוגרות מתבגר מוקדם (כלומר, ימים לאחר לידה 30 - 72) יכולים לשפר כמה מן ההשפעות השליליות של מודל עכברוש של פרעות ספקטרום אלכוהול עובריות (FASDs) 8 אוסף של מחקרים. מכרסמים הפגינו שחשף לאלכוהול מיום הלידה (PD) 4 עד 9 התצוגה גירעונות משמעותיים צעדים neuroanatomical כגון מורכבות הדנדריטים 25, פיתוח המוח הקטן 26, 27 והיענות neuroimmune 28 כמו גם גילויי למידה לקוי וזיכרון 29, 30, 31 . אפילו כמות מופחתת של חשיפת אלכוהול בתוך חלון זמן זה (כלומר, פ&quot;ד 7 עד 9) יכולה להוביל גירעונות למידה וזיכרון בחולדות מתבגרות ומבוגר 32 בעוד כמה מבנים כבר לא רואים sigליקוי neuroanatomical תופעה משמעותי, 27. רבי גירעונות אלה - בנוסף ליקויי התנהגותי במשימות ההיפוקמפוס תלויה - כבר מתנו בעקבות חשיפה הפרדיגמה WR-EC זה 8, 33 או WR לבד 25, 31. למרות WR לבד כבר התערבות בשימוש נרחב, השילוב של WR-EC טרם נוצל בספרות למרות יכולתה לקיים את היתרונות יחסית לטווח קצר של WR 8. מאמר זה יעסוק ביישום של התערבות WR-EC בגיל ההתבגרות. למרות פרדיגמה זו משמשת בהקשר של חשיפה אלכוהול לאחר הלידה המוקדמת, זה יכול להיות מוצג בפני במודלים של מכרסמים שונים כדי להעריך את הפוטנציאל של המוח עבור פלסטיות עצבית במודלים של הפרעות במוח.

<table><tbody><tr><td>Female Time-pregnant Long Evans Rats</td><td>Envigo (Formerly: Harlan, Inc.)</td><td></td><td>Average litter size is 8 - 10 pups</td></tr><tr><td>Black India Ink</td><td>Higgins (Chartpak, Inc.)</td><td>44201</td><td></td></tr><tr><td>Syringes and Injection Needles</td><td>Becton, Dickinson and Company (BD)</td><td>Assorted</td><td>For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution</td></tr><tr><td>Ear Punch</td><td>Kent Scientific Corporation</td><td>INS750076</td><td></td></tr><tr><td>Running Wheels</td><td>Wahmann Labs</td><td></td><td>Wahmann Running Wheel is discontinued. One per cage.</td></tr><tr><td>EC Cage</td><td>Martin&#039;s Cages, Inc.</td><td>R-695</td><td></td></tr><tr><td>Small EC Toys</td><td>Assorted</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Medium EC Toys</td><td>Assorted</td><td></td><td>Should be able to fit 1 - 2 rats inside of/on top of object</td></tr><tr><td>Large EC Toys</td><td>Assorted</td><td></td><td>Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object</td></tr></tbody></table>

wheel running and environmental complexity as a therapeutic intervention in an animal model of fasd

התעמלות אירובית (למשל, פועל גלגל (WR) בשימוש נרחב במחקר בבעלי חיים) באופן חיובי משפיע אמצעים רבים של פוטנציאל neuroplastic במוח, כגון שיעורי neurogenesis למבוגרים, אנגיוגנזה, וביטוי של גורמים neurotrophic במכרסמים. התערבות זו גם הוכח כדי להקטין היבטים התנהגותיים neuroanatomical של ההשפעות השליליות של teratogens (כלומר, חשיפה התפתחותי לאלכוהול) ו ניוון מוחיים הקשורים בגיל במכרסמים. מורכבות סביבה (EC) הוכחו לייצר הטבות neuroplastic רבות במבנים הקורטיקלית קורטיקליים וניתנות בשילוב עם ריצה גלגל להגדיל את ההתפשטות והישרדות של תאים חדשים בהיפוקמפוס המבוגר. השילוב של שתי ההתערבויות הללו מספק חזק &quot;superintervention&quot; (WR-EC) כי ניתן ליישם במגוון במודלים של מכרסמים של הפרעות נוירולוגיות. אנו נדון יישום WR / EC ו המהוות אותהterventions לשימוש התערבות טיפולית חזקה יותר בחולדות באמצעות במודל חיה של חשיפה טרום לידתית אלכוהול אצל בני אדם. כמו כן נדונו בו אלמנטים של הנהלים הם הכרחיים עבור ההתערבויות ואלו עשויים להשתנות בהתאם לשאלה או המתקנים של הנסיין.

על מנת להעריך את השפעת ההתערבות סופר, אנחנו חייבים להסתכל על ההשפעות של כל אחד מבני היסוד שלה - WR ו- EC - על אמצעים שלנו של עניין. דמויות 1 עד 3 (להלן) הופיעה בפרסום קודם ניצול הפרדיגמה 8 זה. איור 4 הופיע עבודת דוקטור ...

Watch this Scientific Journal Video about Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD at JoVE.com

Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

יש תרגיל לב וכלי דם וחוויות מגרה בסביבה מורכבת יתרונות חיוביים על אמצעים מרובים של פלסטיות עצבית במוח המכרסם. מאמר זה יעסוק ביישום של התערבויות אלה בתור &quot;superintervention&quot; המשלב ריצה גלגל ומורכבות סביבתיות יעסוק המגבלות של התערבויות אלה.

ריצת גלגל וסביבתי מורכב כמו התערבות טיפולית במודל חיה של FASD

Aerobic exercise (e.g., wheel running (WR) extensively used in animal research) positively impacts many measures of neuroplastic potential in the brain, ...

wheel-running-environmental-complexity-as-therapeutic-intervention-an

Research

JoVE Journal

Behavior

6.7K Views.  University of Delaware.  יש תרגיל לב וכלי דם וחוויות מגרה בסביבה מורכבת יתרונות חיוביים על אמצעים מרובים של פלסטיות עצבית במוח המכרסם. מאמר זה יעסוק ביישום של התערבויות אלה בתור "superintervention" המשלב ריצה גלגל ומורכבות סביבתיות יעסוק המגבלות של התערבויות אלה. 

Video: Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

Using the Activity-based Anorexia Rodent Model to Study the Neurobiological Basis of Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A challenging illness to treat, due to the lack of understanding of the underlying neurobiology, AN has the highest mortality rate among psychiatric illnesses. To address this need, neuroscientists are using an animal model to study how neural circuits may contribute toward vulnerability to AN and may be affected by AN. Activity-based anorexia (ABA) is a bio-behavioral phenomenon described in rodents that models the key symptoms of anorexia nervosa. When rodents with free access to voluntary exercise on a running wheel experience food restriction, they become hyperactive &#8211; running more than animals with free access to food. Here, we describe the procedures by which ABA is induced in adolescent female C57BL/6 mice. On postnatal day 36 (P36), the animal is housed with access to voluntary exercise on a running wheel. After 4 days of acclimation to the running wheel, on P40, all food is removed from the cage. For the next 3 days, food is returned to the cage (allowing animals free food access) for 2 hr daily. After the fourth day of food restriction, free access to food is returned and the running wheel is removed from the cage to allow the animals to recover. Continuous multi-day analysis of running wheel activity shows that mice become hyperactive within 24 hr following the onset of food restriction. The mice run even during the limited time during which they have access to food. Additionally, the circadian pattern of wheel running becomes disrupted by the experience of food restriction. We have been able to correlate neurobiological changes with various aspects of the animals&#8217; wheel running behavior to implicate particular brain regions and neurochemical changes with resilience and vulnerability to food-restriction induced hyperactivity.

Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.

באמצעות מודל אנורקסיה מכרסמים מבוסס פעילות לחקר הבסיס הנוירוביולוגי של אנורקסיה נרבוזה

Anorexia nervosa (AN) is a psychiatric illness characterized by excessively restricted caloric intake and abnormally high levels of physical activity. A ...

An Innovative Running Wheel-based Mechanism for Improved Rat Training Performance

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity for reducing the severity of the effects of the stroke&#160;in rats. This system provides more effective animal exercise training than commercially available systems such as treadmills and motorized running wheels (MRWs). In contrast to an MRW that can only achieve speeds below 20 m/min, rats are permitted to run at a stable speed of 30 m/min on a more spacious and high-density rubber running track supported by a 15 cm wide acrylic wheel with a diameter of 55 cm in this work. Using a predefined adaptive acceleration curve, the system not only reduces the operator error but also trains the rats to run persistently until a specified intensity is reached. As a way to evaluate the exercise effectiveness, real-time position of a rat is detected by four pairs of infrared sensors deployed on the running wheel. Once an adaptive acceleration curve is initiated using a microcontroller, the data obtained by the infrared sensors are automatically recorded and analyzed in a computer. For comparison purposes, 3 week training is conducted on rats using a treadmill, an MRW and a PRW. After surgically inducing middle cerebral artery occlusion (MCAo), modified neurological severity scores (mNSS) and an inclined plane test were conducted to assess the neurological damages to the rats. PRW is experimentally validated as the most effective among such animal mobility systems. Furthermore, an exercise effectiveness measure, based on rat position analysis, showed that there is a high negative correlation between the effective exercise and the infarct volume, and can be employed to quantify a rat training in any type of brain damage reduction&#160;experiments.

This study presents an innovative running wheel-based animal mobility system to quantify an effective exercise activity in rats. A rat-friendly testbed is built, using a predefined adaptive acceleration curve, and a high correlation between the effective exercise rate and the infarct volume suggests the protocol&#39;s potential for stroke prevention experiments.

מנגנון גלגלים מבוססי ריצה חדשני עבור ביצועי הדרכת עכברוש משופרים

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity ...

Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and validated for rat use. The Radial Water Tread (RWT) maze test of spatial memory (designed specifically for mice and requiring no swimming) has been shown previously to successfully distinguish between controlled cortical impact-induced TBI mice and sham controls. Here, a detailed protocol for this task is presented. The RWT maze capitalizes on the natural tendency of mice to avoid open areas in favor of hugging the sides of an apparatus (thigmotaxis). The walls of the maze are lined with nine escape holes placed above the floor of the apparatus, and mice are trained to use visual cues to locate the escape hole that leads out of the maze. The maze is filled with an inch of cold water, sufficient to motivate escape but not deep enough to require that the mouse swim. The acquisition period takes only four training days, with a test of memory retention on day five and a long-term memory test on day 12. The results reported here suggest that the RWT maze is a feasible alternative to rat-validated, swimming-based cognitive tests in the assessment of spatial memory deficits in mouse models of TBI.

Here we present a protocol for a mouse-specific test of cognition that does not require swimming. This test can be used to successfully distinguish controlled cortical impact-induced traumatic brain injury mice from sham controls.

הערכת זיכרון מרחבי פגיעה במודל עכבר של פגיעה מוחית טראומטית באמצעות מבוך רדיאלי מים רדיאלי

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and ...

Assessing Activity-based Anorexia in Mice

Rodents develop activity-based anorexia (ABA) when exposed to a restricted feeding schedule and allowed free access to a running wheel. These conditions lead to a life-threatening reduction in body weight. However, rodents exposed to only one of these conditions ultimately adapt to re-establish normal body weight. Although increased running coupled with reduction in voluntary food intake appear paradoxical under ABA conditions, ABA behavior is observed across numerous mammalian species. 
The ABA paradigm provides an animal model for anorexia nervosa (AN), an eating disorder with severe dysregulation of appetite-behavior. Subjects are singly housed with free access to a running wheel. Each day, the subject is offered food for a limited amount of time. During the course of the experiment, a subject's body weight decreases from high activity and low caloric intake. The duration of the study varies based on how long food is offered daily, the type of food offered, the strain of mouse, if drugs are being tested, and environmental factors.
A lack of effective pharmacological treatments for AN patients, their low quality of life, high cost of treatment, and their high mortality rate indicate the urgency to further research AN. We provide a basic outline for performing ABA experiments with mice, offering a method to investigate AN-like behavior in order to develop novel therapies. This protocol is optimized for use in Balb/cJ mice, but can easily be manipulated for other strains, providing great flexibility in working with different questions, especially related to genetic factors of ABA.

Mice individually housed with a running wheel while given limited access to food develop reductions in food consumption and increase activity on the running wheel. This experimental phenomenon is called activity-based anorexia. This paradigm provides an experimental tool for studying the neurobiology and behaviors underlying aspects of anorexia nervosa.

הערכת מבוססי פעילות אנורקסיה בעכברים

Rodents develop activity-based anorexia (ABA) when exposed to a restricted feeding schedule and allowed free access to a running wheel. These conditions ...

Tracking Individual Running Metrics in Mice Using a Voluntary Wheel Running Protocol that Minimizes Social Isolation

Voluntary wheel running (VWR) in rodents is used to evaluate performance and endurance and to simulate exercise. In contrast to other exercise paradigms that require aversive stimulus to induce active movement, wheel running is voluntary. VWR generally consists of placing a running wheel inside the mouse home cage. However, analyzing exercise parameters can typically only be conducted when mice are individually housed, while overall cage effects can be reported when mice are group-housed. Therefore, the current models force experimenters to choose between measuring individual exercise parameters in single-housed mice or measuring group effects in group-housed mice; depending on the research question and model, this could be limiting. 
Therefore, the goal of this method is to demonstrate a protocol that assesses VWR in a mouse model by quantifying running parameters in individual mice, with minimal isolation. We report on device design, preoperative preparations, and experiment setup. Results of a 6-week training protocol using this VWR model suggest it provides sufficient stimulus to increase spatial object recognition memory, comparable to the clinical effect of exercise. This simple and inexpensive model facilitates investigation into the effect of VWR on multiple measurements of wheel activity, minimizing factors that could limit or affect experimental outcomes.

This protocol describes an effective voluntary wheel-running model that can be implemented in various research contexts. Unlike other voluntary running models, this method avoids isolation housing while tracking running metrics in individual mice.

Voluntary wheel running (VWR) in rodents is used to evaluate performance and endurance and to simulate exercise. In contrast to other exercise paradigms ...

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk factor for AD, stroke has also been implicated as a risk factor and an exacerbating factor. The co-morbidity of stroke and AD results in worsened stroke-related motor control and AD-related cognitive deficits when compared to each condition alone. To model the combined condition of stroke and AD, a novel transgenic rat model of AD, with a mutated form of amyloid precursor protein (a key protein involved in the development of AD) incorporated into its DNA, is given a small unilateral striatal stroke.
For a model with the combination of both stroke and AD, behavioral tests that assess stroke-related motor control, locomotion and AD-related cognitive function must be implemented. The cylinder task involves a cost-efficient, multipurpose apparatus that assesses spontaneous forelimb motor use. In this task, a rat is placed in a cylindrical apparatus, where the rat will spontaneously rear and contact the wall of the cylinder with its forelimbs. These contacts are considered forelimb motor use and quantified during video analysis after testing. Another cost-efficient motor task implemented is the beam-walk task, which assesses forelimb control, hindlimb control and locomotion. This task involves a rat walking across a wooden beam allowing for the assessment of limb motor control through analysis of forelimb slips, hindlimb slips and falls. Assessment of learning and memory is completed with Morris water maze for this behavioral paradigm. The protocol starts with spatial learning, whereby the rat locates a stationary hidden platform. After spatial learning, the platform is removed and both short-term and long-term spatial reference memory is assessed. All three of these tasks are sensitive to behavioral differences and completed within 28 days for this model, making this paradigm time-efficient and cost-efficient.

To investigate the co-morbid Alzheimer&#39;s disease (AD) and stroke condition in a novel model, three behavior tasks are described that assess both motor control and cognitive behaviors. These tasks include the beam-walk task, cylinder task and Morris water maze.

מנוע ולמידת מרחבית Dependent בהיפוקמפוס ופניית הערכת זיכרון במודל חולדה מהונדס של מחלת אלצהיימר עם שבץ

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk ...

Medicine

Activity-based Training on a Treadmill with Spinal Cord Injured Wistar Rats

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) on a treadmill is widely used as a rehabilitation tool in the SCI population with many benefits and improvements to daily life. We utilize this method of activity-based task-specific training (ABT) in rodents after SCI to both elucidate the mechanisms behind such improvements and to enhance and improve upon existing clinical rehabilitation protocols. Our current goal is to determine the mechanisms underlying ABT-induced improvements in urinary, bowel, and sexual function in SCI rats after a moderate to severe level of contusion. After securing each individual animal in a custom-made adjustable vest, they are secured to a versatile body weight support mechanism, lowered to a modified three-lane treadmill and assisted in step-training for 58 minutes, once a day for 10 weeks. This setup allows for the training of both quadrupedal and forelimb-only animals, alongside two different non-trained groups. Quadrupedal-trained animals with body weight support are aided by a technician present to assist in stepping with proper hind limb placement as necessary, while forelimb-only trained animals are raised at the caudal end to ensure no hind limb contact with the treadmill and no weight-bearing. One non-trained SCI group of animals is placed in a harness and rests next to the treadmill, while the other control SCI group remains in its home cage in the training room nearby. This paradigm allows for the training of multiple SCI animals at once, thus making it more time-efficient in addition to ensuring that our pre-clinical animal model mimics the clinical representation as close as possible, particularly with respect to the body weight support with manual assistance.

This protocol demonstrates our model of activity-based locomotor treadmill training for rats with spinal cord injury (SCI). Included is both quadrupedal and forelimb-only groups, in addition to two distinct types of non-trained control groups. Investigators are able to assess training effects on SCI rats using this protocol.

ההדרכה מבוססי פעילות על הליכון עם חוט השדרה נפגע Wistar חולדות

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) ...

Neuroscience

WheelCon: A Wheel Control-Based Gaming Platform for Studying Human Sensorimotor Control

Feedback control theory has been extensively implemented to theoretically model human sensorimotor control. However, experimental platforms capable of manipulating important components of multiple feedback loops lack development. This paper describes WheelCon, an open-source platform aimed at resolving such insufficiencies. Using only a computer, a standard display, and inexpensive gaming steering wheel equipped with a force feedback motor, WheelCon safely simulates the canonical sensorimotor task of riding a mountain bike down a steep, twisting, bumpy trail. The platform provides flexibility, as will be demonstrated in the demos provided, so that researchers may manipulate the disturbances, delay, and quantization (data rate) in the layered feedback loops, including a high-level advanced plan layer and a low-level delayed reflex layer. In this paper, we illustrate WheelCon&#39;s graphical user interface (GUI), the input and output of existing demos, and how to design new games. In addition, we present the basic feedback model and the experimental results from the demo games, which align well with the model&#39;s prediction. The WheelCon platform can be downloaded at https://github.com/Doyle-Lab/WheelCon. In short, the platform is featured to be cheap, simple to use, and flexible to program for effective sensorimotor neuroscience research and control engineering education.

WheelCon is a novel, free and open-source platform to design video games that noninvasively simulates mountain biking down a steep, twisting, bumpy trail. It contains components presenting in human sensorimotor control (delay, quantization, noise, disturbance, and multiple feedback loops) and allows researchers to study the layered architecture in sensorimotor control.

גלגלים: בקרת גלגל המשחקים מבוססי פלטפורמת המשחק ללמוד Sensorimotor האדם בקרת

Feedback control theory has been extensively implemented to theoretically model human sensorimotor control. However, experimental platforms capable of ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

הפעלה תלת-ממדית של המוח כולו ומיפוי קישוריות תפקודית בעכברים באמצעות הדמיית אולטרסאונד תפקודית טרנס-ת-רה-אופן

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In addition, in the research field of movement disorders, sciatic crush injury has been employed to trigger a dystonia-like phenotype in genetically predisposed DYT-TOR1A rodent models of dystonia. To achieve consistent, reproducible and comparable results after a sciatic nerve crush injury, a standardized method for inducing the nerve crush is essential, in addition to a standardized phenotypical characterization. Attention must be paid not only to the specific assortment of behavioral tests, but also to the technical requirements, the correct execution and consecutive data analysis. This protocol describes in detail how to perform a sciatic nerve crush injury and provides a behavioral test battery for the assessment of motor deficits in rats that includes the open field test, the CatWalk XT gait analysis, the beam walking task, and the ladder rung walking task.

We provide a protocol for the assessment of motor behavior via a behavioral test battery in rats after sciatic nerve crush injury.

הערכה רב-גורמית של התנהגות מוטורית בחולדות לאחר פציעת ריסוק עצבית סיאטית חד-צדדית

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...