Name: detecting behavioral deficits in rats after traumatic brain injury
Uploaded: 2018-01-30T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 54 s
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Ringraziamo Ian Bolding per assistenza con preparazione chirurgica di soggetti ed Elizabeth Sumner per sua meticolosa di editing. Questi studi sono stati completati come parte di un team finanziato dal The Moody Project per la ricerca di ferita di cervello traumatica traslazionale.

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	<li>Sell, S. L., Johnson, K., DeWitt, D. S., Prough, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistent+Behavioral+Deficits+in+Rats+after+Fluid+Percussion+Injury.">Persistent Behavioral Deficits in Rats after Fluid Percussion Injury.</a> J Neurotrauma. 34 (5), 1086-1096 (2017).</li><li>Gurdjian, E. S., Lissner, H. R., Webster, J. E., Latimer, F. R., Haddad, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+experimental+concussion:+relation+of+physiologic+effect+to+time+duration+of+intracranial+pressure+increase+at+impact.">Studies on experimental concussion: relation of physiologic effect to time duration of intracranial pressure increase at impact.</a> Neurology. 4, 674-681 (1954).</li><li>Hellmich, H. 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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Quando lo svolgimento di qualsiasi tipo di test comportamentali, è fondamentale essere coerenti. Questo dettaglio include molte considerazioni che sembrano insignificante, ma hanno un impatto importante sulla risposta dell'animale. Un passo importante che non può essere trascurato è acclimatazione degli animali alla loro situazione di home-gabbia/alloggiamento prima di qualsiasi esperimento. Questa preparazione riduce gli effetti della risposta di stress fisiologico degli animali, che possono alterare i risultati comportamentali18. Allo stesso modo, è assolutamente essenziale che ogni sforzo è fatto per gestire tutti gli animali allo stesso modo. Tale coerenza include, come accennato in precedenza, acclimatazione all'abitazione e anche acclimatazione a manipolazioni e trasporti tra camere prima formazione o test. Questo concetto non può essere sopravvalutato. Gestione animale sciatta è disastrosa per qualsiasi test comportamentali19. Allo stesso modo, ogni sforzo deve essere fatto per testare gli animali allo stesso tempo del giorno, sia durante il loro ciclo scuro o chiaro. Per le prove qui discussione, test durante la fase di chiaro o scuro è accettabile, fino a quando i test vengono eseguiti in modo coerente. Test effettuati in tempi diversi durante il ciclo circadiano è stato indicato per alterare i risultati comportamentali18,20. Inoltre, il gestore, nonché l'animale deve essere in uno stato di libero, calma lo stress al fine di massimizzare la precisione dei risultati.
In particolare nel caso di Neuroscore, falsi positivi e negativi sono comuni. Falsi positivi si verificano in genere quando un animale non è completamente abituato alla gestione e al controllo. L'animale deve essere completamente rilassato così la risposta osservata è riflessivo e non a causa di muscoli di serraggio da reagire fuori di stress o di paura. Un gestore teso può influenzare i risultati trasmettendo lo stress per l'animale. Pertanto, tenendo il ratto troppo strette o troppo larghe possono entrambi essere problematici. Inoltre, se il gestore è nervoso, ciò può confondere la reazione dei ratti. C'è anche il rischio che un osservatore inesperto verrà non interpretino correttamente la risposta del ratto. Buon allenamento e un sacco di pratica sono essenziali per il successo e la coerenza della Neuroscore.
In generale, la preoccupazione principale con questi test è la mancanza di una grande differenza e a volte nessuna differenza, tra gruppi di trattamento. Poiché gli animali possono reagire diversamente ai diversi gestori, rumori, ore del giorno e potenzialmente, stagioni21, ogni sforzo deve essere fatto per ridurre tutti i fattori possibili di confusione.
I risultati delle attività di equilibrio di fascio e fascio-passeggiata mostrato qui dimostrano che questi test sono utili presto dopo la ferita per rilevare i deficit nella funzione vestibulomotor. Questi deficit in genere risolvere oltre tempo1,14. In questo modello, entro 6 mesi dopo la ferita, i deficit indotti da lesioni hanno risolto. I risultati del punto di tempo di 6 mesi indicano che ci sono differenze tra NAIVE, SHAM o ratti feriti; Tuttavia, tutti i ratti sono stati rilassanti nelle loro gabbie casa per 6 mesi, invecchiamento e aumento di peso. Così, per il momento che sono ri-testati a 6 mesi post-chirurgia (o equivalente nel caso di INGENUO), essenzialmente stanno diventando vecchio e grasso, e pertanto tutti i gruppi non andò così bene come hanno rispetto ai loro valori basali giorno 0 risultati.
Un'altra considerazione importante è che il test di comportamento utilizzato è quello corretto. Ad esempio, i test impiegati qui sono pensati per rappresentare la funzione di specifiche aree cerebrali. Un esempio è il sistema vestibolare, che è importante per l'equilibrio. Aree del cervello coinvolte nella funzione sensitivo-motoria, come la corteccia tra cui corteccia sensorimotoria, il talamo, i neuroni corticospinali, gangli basali, nigro-striato, per citarne alcuni, sono tutti coinvolti nel coordinamento di vestibulomotor. Quindi, i deficit nell'equilibrio di fascio o fascio-passeggiata indicano potenziali carenze in questi settori. Inoltre, l'ippocampo e la corteccia prefrontale sono coinvolti nell'apprendimento e la memoria funzioni testate da labirinto dell'acqua di memoria di lavoro. Anche quando il test corretto viene scelto, le limitazioni dei test che sono impiegati devono essere tenute presente. Ad esempio, nessuno dei test qui presentati sono sensibili ai deficit di umore, come depressione, ansia o delle interazioni sociali quali aggressioni, processo decisionale o impulsività. Per ribadire, è indispensabile scegliere il test appropriato per l'area di comportamento e cervello da valutare.
Interpretazione e analisi dei dati comportamentali deve essere affrontate con cautela. Si consiglia vivamente di includere analisi di potenza di ogni tipo di prova separatamente, perché, utilizzando un risultato del comportamento come misura di un deficit neurale, è per sua natura, una misura semplice di un effetto sottile. Inoltre, test diversi richiedono diversi tipi di analisi statistiche. Ad esempio, i test di Neuroscore ed equilibrio di fascio descritti dipendono l'interpretazione di un osservatore addestrato a segnare il comportamento utilizzando una scala ordinale. Questi tipi di dati non sono continui e non normalmente distribuite, così non parametriche statistiche devono essere utilizzate, ad esempio il test di Kruskal-Wallis, come dimostrato in sezioni 6.1 e 6.2. In alternativa, il fascio-Walk e prove di lavoro memoria acqua labirinto producono dati che sono continui e distribuite normalmente, così parametriche statistiche possono essere utilizzate, come One-way ANOVA o misure ripetute ANOVA a due vie, come dimostrato in sezioni 6.3 e 6.4.
I compiti del comportamento presentati qui hanno resistito alla prova del tempo e forniscono risultati riproducibili, particolarmente quando accoppiato con il modello FPI in ratti, anche se esistono molti altri metodi di test comportamentali per il trauma cranico. La neuroscore è una breve valutazione eseguita con un minimo di attrezzatura. Altre prove di forza e riflessi sono disponibili e potrebbero essere inseriti in una valutazione neurologica, quali il compito di pulsion laterale, il test di acinesia, il test del piano inclinato e forza prensile (Vedi Fujimoto et al. 22 e oro et al. 23). l'equilibrio di fascio e fascio-passeggiata attività descritte sono misure dei deficit di vestibulomotor dopo la ferita. Vestibulomotor coordinamento può essere considerata una misura del comportamento motorio lordo, mentre altre misure dei deficit motorio lordo includono il Rotarod, il palo rotante e aprire il campo di attività. La capacità di nuotare, misurata come velocità di nuotata durante il labirinto di acqua, è anche un'indicazione di coordinazione motoria lordo22,23. Il compito del labirinto dell'acqua di lavoro memoria completa questo set di test di rilevazione entrambe fanno riferimento i deficit di memoria (indicati da Trial 1) e lavorando i deficit di memoria (indicati da Trial 2 o la differenza tra prova 1 e prova 2). Altre misure della funzione conoscitiva includono il labirinto radiale a otto bracci, il labirinto di Barnes, il test di riconoscimento di oggetto romanzo e diverse varianti del labirinto dell'acqua. Queste variazioni includono l'originale labirinto di acqua di Morris e il labirinto di Lashley III (nuovo Vedi Fujimoto et al. 22 e oro et al. 23). questa batteria di test ha dimostrato di essere utile presto dopo la lesione e, in misura diversa, fuori a 12 mesi dopo la ferita1.
Inoltre, le attività hanno dimostrate qui possono essere utilizzate con diversi ceppi, il sesso ed età dei ratti; Tuttavia, gli alloggi potrebbero essere necessario prevedere diverse dimensioni e nei casi di maggiore fragilità. Per esempio, ratti anziani, più pesante bisogno un fascio più ampio per l'attività di equilibrio di fascio e ratti invecchiati, fragile, potrebbe bisogno di minore durata dei tempi di nuotare nell'acqua labirinto. Così, c'è spazio alla flessibilità in questi test e potenziale per lo sviluppo di nuovi test per ospitare ipotesi e situazioni diverse.

I metodi qui presentati sono progettati per rilevare i deficit funzionali in specifiche aree cerebrali indotte da un modello sperimentale di TBI nel ratto. Quattro prove di comportamento diverso saranno descritti. In primo luogo, la breve valutazione neurologica, indicata come il neuroscore, può essere eseguita senza la necessità di qualsiasi apparecchiatura specializzata ma richiede pratica; Questo test rileva i deficit nei riflessi. In secondo luogo, il test di equilibrio di fascio rileva i deficit nella capacità di equilibrio. Questo compito richiede il gestore di segnare il ratto basato su una scala ordinale e richiede un certo allenamento del gestore. Il test di equilibrio di fascio richiede un fascio stretto ed è sensibile ai deficit del sistema vestibolare. Il terzo test valuta la vestibulomotor coordinamento. Questo test è noto come l'attività di fascio-a piedi, e anche se alcuni pre-allenamento del ratto è necessaria, questa procedura è più obiettivo rispetto alle due precedenti come la latenza per attraversare il fascio è una misura obiettiva non dipende dal punteggio soggettivo. Questa differenza è perché viene misurato il tempo di attraversare un fascio stretto per raggiungere una cassetta di sicurezza. Il fascio-Walk test richiede un fascio più lungo dell'equilibrio di fascio, nonché una casella di fuga. Questo test misura i deficit nella coordinazione motoria e l'equilibrio sia e così è sensibile a danni al cervelletto e aree del cervello relative al motore. La versione di memoria di lavoro del labirinto dell'acqua di Morris (MWM-WM) test principalmente funzione hippocampal e integrazione con la corteccia prefrontale o la funzione esecutiva. La versione del labirinto dell'acqua di Morris mostrato è utilizzabile anche per rilevare i deficit nella memoria di riferimento1.
Questi metodi sono stati scelti in base il loro record di pista ben stabilito nella letteratura. Ognuno è stato efficace in molte mani da diversi laboratori con più ceppi di ratti in numerosi anni di ricerca. Tuttavia, in passato, alberino-ferita di misura fino a due settimane dopo la lesione sono stati considerati punti temporali "cronica". Così, per definire tecniche comportamentali per lo studio di effetti cronici di TBI in roditori, questi metodi ben noti dovuti essere valutato per la sensibilità rilevare TBI indotto i deficit ai più lunghi intervalli di tempo dopo la ferita. Mentre ora ci sono parecchi modelli del roditore di TBI, il modello FPI è uno dei più utilizzati e viene applicato in questo studio. Questo modello è stato pubblicato nel 1950 ' s2, e da allora, più di 1.000 documenti hanno impiegato FPI in ratti3. Il neuropathology di questo tipo di ferita è stata ben descritto da noi4 e altri5,6,7. Brevemente, la lesione di un neurone nell'ippocampo ha dimostrato di essere dose-dipendente con Fluoro-Jade macchiatura in tempi brevi dopo la lesione, vale a dire, 24-48 h; mentre l'atrofia lorda e cavitazione tra cui assottigliamento della capsula interna e corteccia è stato segnalato a un anno dopo la ferita6,7.
La rappresentazione più significativa della funzione del cervello è valutata usando misure comportamentali risultato dopo un trauma cranico sperimentale. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli esperimenti FPI che utilizzano i risultati comportamentali fare misure relativamente presto, in genere da 1 a 14 giorni dopo la ferita. Utilizzando i metodi hanno dimostrato qui, che alcuni deficit comportamentali possono essere rilevati fuori a 12 mesi dopo la ferita1. Funzione neurologica, funzione vestibulomotor lordo e coordinazione motoria sono stati valutati nei giorni di alberino-ferite (PID) 1-3 e a 3, 6 e 12 mesi dopo l'intervento chirurgico, utilizzando una breve valutazione neurologica (Neuroscore; per l'ultima volta da Schallert8), il Compito di equilibrio di fascio e il fascio-passeggiata compito9,10,11. Riferimento e memoria di lavoro sono stati valutati usando una versione di memoria di lavoro del Morris water maze1,12,13.

<table><tbody><tr><td>Sprague-Dawley rats</td><td>Charles Rivers Laboratories&lt;br/&gt; 251 Ballardvale St&lt;br/&gt; Wilmington, MA 01887-1096&lt;br/&gt; Phone: 800-522-7287</td><td>CD-IGS rats, strain code 001</td><td>male, albino, 300-350g at arrival</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Beam-Balance&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam</td><td>home built</td><td></td><td>wood, 25&quot; l x 1&quot; h x 3/4&quot; w sealed with polyurethane varnish</td></tr><tr><td>C-clamp</td><td>Home Depot</td><td>1422-C</td><td>2 1/2&quot;</td></tr><tr><td>barrier</td><td>Home Depot</td><td></td><td>styrofoam, 18&quot; x 17 1/2&quot;</td></tr><tr><td>table (for both BB &amp;amp; BW)</td><td>generic office supply</td><td></td><td>37&quot; h x 30&quot; w x 60&quot; l</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Beam-Walk&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Beam</td><td>home built</td><td></td><td>wood 38-1/2&quot; l x 1-3/4&quot; h x 1&quot; w sealed with polyurethane varnish (~ 37&quot; off floor)</td></tr><tr><td>escape box</td><td>home built</td><td></td><td>woodpainted black 12 1/2 &quot; l x 9&quot; h x 7-1/4&quot; w</td></tr><tr><td>nails (pegs)</td><td></td><td></td><td>2&quot;</td></tr><tr><td>hinges</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>clamps</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>white noise machine</td><td>San Diego Instruments&lt;br/&gt; 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121&lt;br/&gt; Phone: (858)530-2600</td><td></td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/libraries/misc/datasheets/whitenoise.pdf</td></tr><tr><td>light</td><td>Home Depot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Morris Water Maze&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>fiberglass pool</td><td>manufacturer unknown</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(similar to one made by SDI)</td><td>San Diego Instruments</td><td>7000-0723</td><td>72&quot; diameter x 30&quot; deep (~ 500 gal)</td></tr><tr><td>plexiglass platform</td><td>hand-made by Maggie Parsley</td><td></td><td>10 cm diameter, 26&quot; tall with silicone applied to the surface of the platform to provide a gripping surface</td></tr><tr><td>(similar to one made by SDI)</td><td>SDI</td><td>7500-0272</td><td></td></tr><tr><td>plexiglass animal boxes w/ lids</td><td>UTMB Machine Shop</td><td></td><td>2 boxes, 10&quot; w x 16&quot; L x 9&quot; h</td></tr><tr><td>spot lights/ heat lamps</td><td>Home Depot</td><td></td><td>3 around pool, 2 over boxes to dry animals</td></tr><tr><td>AnyMaze</td><td>San Diego Instruments&lt;br/&gt; 9155 Brown Deer Rd, Suite 8 San Diego, CA 92121&lt;br/&gt; Phone: (858)530-2600</td><td>/9001</td><td>http://www.sandiegoinstruments.com/any-maze-video-tracking/</td></tr></tbody></table>

detecting behavioral deficits in rats after traumatic brain injury

Con la crescente incidenza del trauma cranico traumatico (TBI) in popolazioni civili e militari, TBI è ora considerata una malattia cronica; Tuttavia, pochi studi hanno studiato gli effetti a lungo termine delle lesioni nei modelli del roditore di TBI. Misure comportamentali che sono ben consolidate nella ricerca TBI per volte presto dopo la lesione, ad esempio due settimane, fino a due mesi, sono indicate qui. Alcuni di questi metodi hanno tradotto stati utilizzati ai tempi più tardi dopo la ferita, fino a un anno, ma da pochissimi laboratori. I metodi hanno dimostrato qui sono una breve valutazione neurologica per testare i riflessi, un equilibrio di fascio per testare l'equilibrio, un fascio-a piedi a prova di equilibrio e coordinazione motoria e una versione di memoria di lavoro del labirinto dell'acqua di Morris che possa essere sensibile ai deficit in memoria di riferimento. I ratti maschii sono stati gestiti e pre-addestrati a neurologico, equilibrio e coordinazione motoria test prima di ricevere la ferita di parasagittal fluido percussioni (FPI) o sham lesioni. Ratti possono essere testati sulla breve valutazione neurologica (neuroscore), l'equilibrio di fascio, e il fascio-a piedi più volte, durante il test il labirinto dell'acqua possono essere fatto solo una volta. Questa differenza è perché ratti possono ricordare l'attività, così confondendo i risultati se ripetuti test viene tentata nello stesso animale. Durante il test da uno a tre giorni dopo la ferita, vengono rilevate differenze significative in tutte le tre attività non cognitive. Tuttavia, le differenze nell'attività fascio-a piedi non erano rilevabili a intervalli di tempo più tardi (dopo 3 mesi). Deficit è stato rilevato a 3 mesi in equilibrio di fascio e a 6 mesi nella neuroscore. I deficit nella memoria di lavoro sono stati rilevati fuori a 12 mesi dopo la ferita, e un deficit in una memoria di riferimento per la prima volta a 12 mesi. Così, test comportamentali standard possono essere utili misure di deficit comportamentali persistenti dopo FPI.

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Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

L'obiettivo dei test comportamentali qui presentato è quello di rilevare i deficit funzionali in ratti dopo la ferita di cervello traumatica. Quattro test specifici sono presentati che rilevare i deficit nei comportamenti di riflettere i danni ad aree specifiche del cervello a volte che si estende per un anno dopo la ferita.

Rilevare i deficit comportamentistici in ratti dopo la ferita di cervello traumatica

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

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Research

JoVE Journal

Behavior

17.9K Views.  University of Texas Medical Branch. L'obiettivo dei test comportamentali qui presentato è quello di rilevare i deficit funzionali in ratti dopo la ferita di cervello traumatica. Quattro test specifici sono presentati che rilevare i deficit nei comportamenti di riflettere i danni ad aree specifiche del cervello a volte che si estende per un anno dopo la ferita.

Video: Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological impairments 1. Two pervasive and disabling symptoms experienced by TBI survivors, memory deficits and a reduction in seizure threshold, are thought to be mediated by TBI-induced hippocampal dysfunction 2,3. In order to demonstrate how altered hippocampal circuit function adversely affects behavior after TBI in mice, we employ lateral fluid percussion injury, a commonly used animal model of TBI that recreates many features of human TBI including neuronal cell loss, gliosis, and ionic perturbation 4-6.
	Here we demonstrate a combinatorial method for investigating TBI-induced hippocampal dysfunction. Our approach incorporates multiple ex vivo physiological techniques together with animal behavior and biochemical analysis, in order to analyze post-TBI changes in the hippocampus. We begin with the experimental injury paradigm along with behavioral analysis to assess cognitive disability following TBI. Next, we feature three distinct ex vivo recording techniques: extracellular field potential recording, visualized whole-cell patch-clamping, and voltage sensitive dye recording. Finally, we demonstrate a method for regionally dissecting subregions of the hippocampus that can be useful for detailed analysis of neurochemical and metabolic alterations post-TBI.
	These methods have been used to examine the alterations in hippocampal circuitry following TBI and to probe the opposing changes in network circuit function that occur in the dentate gyrus and CA1 subregions of the hippocampus (see Figure 1). The ability to analyze the post-TBI changes in each subregion is essential to understanding the underlying mechanisms contributing to TBI-induced behavioral and cognitive deficits. 
	The multi-faceted system outlined here allows investigators to push past characterization of phenomenology induced by a disease state (in this case TBI) and determine the mechanisms responsible for the observed pathology associated with TBI.

A multi-faceted approach to investigating functional changes to hippocampal circuitry is explained. Electrophysiological techniques are described along with the injury protocol, behavioral testing and regional dissection method. The combination of these techniques can be applied in similar fashion for other brain regions and scientific questions.

Indagini su Alterazioni della funzione del circuito ippocampale seguito lieve trauma cranico

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

Ricerca

Neuroscienze

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.

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.

Un modello Novel di Mild Traumatic Brain Injury per ratti giovani

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

Medicina

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.

Valutazione del comportamento dominante-sottomesso nei ratti adulti a seguito di trauma cranico

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

Comportamento

Gathering Self-Initiated Rat Behavioral Data to Characterize Post-Stroke Deficits

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many traditional approaches involve individual, one-on-one testing sessions between a single researcher and each animal in an experiment. This setup can be very time consuming for the researcher, and their presence may impact the behavioral data in unwanted ways. Additionally, traditional caging for rat research imposes a lack of enrichment, exercise, and socialization that would normally be typical for the species, and this context may also skew the results of behavioral data. Overcoming these limitations may be worthwhile for several research applications, including the study of acquired brain injury. Here, an example method is presented for automatically training and testing individual rat behavior in a colony cage without the presence of humans. Radio frequency identification can be utilized to tailor sessions to the individual rat. The validation of this system occurred in the example context of measuring skilled forelimb motor performance before and after stroke. Traditional characteristics of post-stroke behavioral impairments and novel measures enabled by the system are measured, including success rate, various aspects of pull force, bout analysis, initiation rate and patterns, session duration, and circadian patterns. These variables can be collected automatically with few limitations; though the apparatus removes experimental control of exposure, timing and practice, the validation produced reasonable consistency in these variables from animal to animal.

A system for acquiring data from self-initiated individual behavior sessions within a social colony cage setting is presented. The efficacy of this system is demonstrated using an automated skilled reach assessment, enabling the characterization of post-stroke motor impairments, potential behavioral alterations related to motivation, circadian variations, and other innovative dependent variables.

Raccolta di dati comportamentali sui ratti auto-avviati per caratterizzare i deficit post-ictus

Behavioral testing in rat models is frequently utilized for diverse purposes, including psychological, biomedical, and behavioral research. Many ...

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes demonstrate the ability to record action potentials from individual or small groups of neurons. Such recorded signals have successfully been used to allow patients to interface with or control&#160;computers, robotic limbs, and their own limbs. However, previous animal studies have shown that a microelectrode implantation in the brain not only damages the surrounding tissue but can also result in functional deficits. Here, we discuss a series of behavioral tests to quantify potential motor impairments following the implantation of intracortical microelectrodes into the motor cortex of a rat. The methods for open field grid, ladder crossing, and grip strength testing provide valuable information regarding the potential complications resulting from a microelectrode implantation. The results of the behavioral testing are correlated with endpoint histology, providing additional information on the pathological outcomes and impacts of this procedure on the adjacent tissue.

We have shown that a microelectrode implantation in the motor cortex of rats causes immediate and lasting motor deficits. The methods proposed herein outline a microelectrode implantation surgery and three rodent behavioral tasks to elucidate potential changes in the fine or gross motor function due to implantation-caused damage to the motor cortex.

Roditore comportamentali test per valutare deficit funzionali causati da microelettrodo impianto nella corteccia di motore del ratto

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Bioingegneria

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.

Advanced Diffusion Imaging nell'ippocampo di ratti con lievi lesioni cerebrali traumatiche

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

A Preclinical Model to Assess Brain Recovery After Acute Stroke in Rats

The purpose of this study was to establish and validate an animal brain ischemia model in the recovery and sequela stages. A middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) model in male Sprague-Dawley rats was chosen. By changing the rat&#39;s weight (260&#8722;330 g), the thread bolt type (2636/2838/3040/3043) and the brain infarct time (2-3 h), a higher Longa&#39;s score, a larger infarct volume and a greater model success ratio were screened using the Longa&#39;s score and TTC staining. The optimum model condition (300 g, 3040 thread bolt, 3 h brain infarct time) was acquired and used in a 1-90 day observation period after reperfusion via assessment of sensorimotor functions and infarct volume. At these conditions, the bilateral asymmetry test had a significant difference from 1 to 90 days, and the grid-walking test had a significant difference from 1 to 60 days; both differences could be a suitable sensorimotor functional test. Thus, the most appropriate condition of a novel rat model in the recovery and sequela stages of brain ischemia was found: 300 g rats that underwent MCAO with a 3040 thread bolt for a 3 h brain infarct and then reperfused. The appropriate sensorimotor functional tests were a bilateral asymmetry test and a grid-walking test.

The&#160;purpose of this study is to establish and validate an animal model for research in the recovery and sequela stages of brain ischemia by testing brain infarction and sensorimotor function after middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) after 1-90 days in rats.

Un modello preclinico per valutare il recupero del cervello dopo l'ictus acuto nei ratti

The purpose of this study was to establish and validate an animal brain ischemia model in the recovery and sequela stages. A middle cerebral artery ...

A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of human studies, animal models provide suitable alternatives to test treatment methods, and to study the mechanisms and related complications of the condition. Experimental rodent models have historically been the most widely used due to their accessibility, low cost, reproducibility, and validated approaches. A metric test, which tests the ability to recall the placement of two objects at various distances and angles from one another, is a technique to study impairment in spatial working memory (SWM) after TBI. The significant advantages of metric tasks include the possibility of dynamic observation, low cost, reproducibility, relative ease of implementation, and low stress environment. Here, we present a metric test protocol to measure impairment of SWM in adult rats after TBI. This test provides a feasible way to evaluate physiology and pathophysiology of brain function more effectively.

Traumatic brain injury (TBI) is commonly associated with memory impairment. Here, we present a protocol to assess spatial working memory after TBI via a metric task. A metric test is a useful tool to study spatial working memory impairment after TBI.

Un test metrico per valutare la memoria di lavoro spaziale nei ratti adulti a seguito di lesioni cerebrali traumatiche

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...

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.

Valutazione dei cambiamenti nella plasticità sinaptica utilizzando un modello di trauma cranico chiuso sveglio di lieve lesione cerebrale traumatica

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

Convalida della risposta alle lesioni e delle valutazioni comportamentali in un modello di ratto 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.

Autore in primo piano: Avanzamento della ricerca sulle lesioni cerebrali traumatiche - Un modello a testa chiusa per una replicazione accurata e una valutazione rapida 

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.

Modello di ratto di lesione traumatica lieve a testa chiusa e sua convalida

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