高齢マウス前庭系の行動評価

要約

モータ制御とバランス性能は年齢とともに劣化することが知られている。本論文では、前庭系に挑戦し、加齢のマウスモデルにおいて、バランス性能の変化を表示するための簡単​​な回転式の刺激を加えた標準の非侵襲的行動テストの数を示します。

要約

バランス性能の加齢に伴う低下が悪化筋力、運動協調および前庭機能に関連している。多くの研究は、げっ歯類では、年齢とのバランス表現型の変化を示しているが、非常に少数のは、通常の条件のどちらかで、または老化の間にバランスを取るために、前庭の貢献を分離します。ロータロッド試験と傾斜天秤ビームテスト：私たちは、寿命上で定義された年齢の点でのマウスのバランス性能を特徴づける2の標準行動試験を使用しています。重要なのは、しかし、特注の回転体も（乗り物酔いの明白な徴候を誘発することなく）マウスの前庭系を刺激するために使用されている。これら2つのテストが前庭媒介バランス性能の変化は、マウスの寿命にわたって存在していることを示すために使用されてきた。予備的な結果はロータロッド試験および変性バランスビームテストの両方がよりdifficの代替として、エージング時のバランス性能の変化を同定することができることを示してこのような前庭動眼（VOR）測定などULTと侵襲性の技術。

概要

バランス感覚は、おそらく、歩行と旋回などの最も基本的な運動活動の中で最も見過ごされ、まだ重要なコンポーネントの1つです。バランスは、筋力、運動協調および前庭機能を含む多数の要因によって影響を受け、それが完全に機能するバランスシステムの重要性が認識されていることだけが前庭神経障害の存在下で、または正常な老化の間になっている。前庭系への妨害は、多くの場合、転倒、後続の傷害¹のリスクの増加をもたらしめまいやめまいや不均衡の経験と関連している。これは転倒負傷²の主要な原因の一つである古い集団において特に重要である。

前庭機能検査は、一般的に前庭反射、特に、前庭動眼（VOR）または前庭collicレフ（ビデオデッキ）に基づいています。 VORとビデオデッキは上の画像の安定化のために不可欠であるそれぞれ頭と体の動きの間に網膜と頭の位置。一般的に、VORの測定は、眼球運動や眼球運動³のビデオ追跡を測定するために、サーチコイルの侵襲的な注入を必要とする。これは、マウスの眼とビデオ分析^、3瞳孔を検出する際の困難さの小さい性質マウスにおいて挑戦している。代替として、VCRは、侵襲的手術を必要とせずに^、4マウスにおける身体の動きに応答して、ヘッドの安定化を測定するために使用されてきた。それにもかかわらず、いくつかの研究では、前庭系が全体として実行し、さらに重要なこと、それが老化の間にどのように変化するかをどのように明確に焦点を当てる。

全体的なバランスのパフォーマンスを評価するために、簡単かつ非侵襲的に我々は2つ​​の一般的に使用される行動試験を変更しました。ロータロッド傾斜天秤ビーム試験は、げっ歯類においてモータ性能の異なる側面を評価し、以前の研究で完了を取得するために試験電池に使用されている運動能力のプロファイル。この能力は、疾患または遺伝的改変の影響を受け、また、正常な発達および^5-7老化に関連するプロセスに敏感であることができる。ロータロッドを使用した初期の研究は、マウスの運動協調が⁸歳の3ヶ月後に低下することが示されている。また、ラットは平均台のテスト^9日齢の増加に伴って顕著なバランスの赤字を示しています。

本論文では、前庭系に挑戦し、若者と高齢のマウスでバランスのパフォーマンスに、その後の影響を特徴付けるために前庭刺激と組み合わせたロータロッドとのバランスビームテストの使用が記載されている。記載され、簡単で非侵襲的な方法は、周辺前庭機能のスタンドアロン策として設計されていないが、彼らはマウスでは、正常な老化の間に前庭処理の複数の段階で、細胞および細胞内変化を比較するのに便利な行動基準を提供します。

プロトコル

1。動物

1. 年齢1,9、および13ヶ月のマウス（C57/BL6）は動物資源センター（パース、オーストラリア）から得た。これらのマウスは、食物と水を自由にアクセスできる12月12日時間の明/暗サイクルのシドニー大学のボッシュげっ歯類の施設で、標準的なマウスのケージに収容した。以下に概説する手順は、シドニーの動物倫理委員会の大学によって承認された。
2. マウスはテスト環境に順応できるようにする前に10分間、各テストに試験室にマウスのケージを持参してください。

2。ロータロッド

1. ロータロッド装置（ 図1A）を設定します。
   1. ロータロッドの各レーンにダボをインストールします。
      注：このインスタンスラットダボ（直径70ミリメートル）でダボにしがみつくと「受動的回転^」10を実行^してからマウスを阻止する代わりに、マウスのダボ（直径32ミリメートル）が使用されている。
   2. 断言する彼らはロータロッドの床に触れ傾けておらず、接触することなく、各レーンの磁気右壁にできるだけ近づけて配置していることを確認して、ロータロッドの各レーンの底に位置してワイヤ上の磁気着陸プラットフォームのイオン。
      注意：ロータロッドテストのマウス中に回転し、加速ダボに滞在する順方向に歩くことを必要としている。マウスがもうダボに滞在することが可能である場合、それらは落下せず、続いて、磁気センサを作動させる着陸プラットフォームを変位させる。時間が落下し、移動した距離を自動的に各マウスについて計算し、ロータロッドの前面に表示画面上に記録された時には回転ダボ、ダボRPMから落ちるように注意。
   3. 一番下にある短いパネルと上記の長いパネルを各ロータロッドレーンの前に2透明なプラスチックパネルをスライドさせます。
   4. ロータロッドの前面にあるキーパッドを使用して、入力テストパラメータ。 STに従ってくださいEPS加速ロータロッド試験パラメータの2.1.4.6に2.1.4.1と固定速度ロータロッド試験パラメータについて2.1.4.12に2.1.4.7を繰り返します。
      1. 60秒のテストの最大継続時間を設定します。
      2. 使用するレーン数（またはテストされるべきマウスの数）を設定します。
      3. 5 rpmまでの試験の開始速度を設定します。
      4. 44 rpmに、試験の最高速度を設定します。
      5. 60秒の試験のランプ速度を設定します。
      6. 選ばれたダボの大きさと順方向に回転するラットダボと回転方向を設定します。
      7. 240秒の試験の最大継続時間を設定します。
      8. マウスを個別にテストされると1に、使用するレーン数を設定します。
      9. 15 rpmに、試験の開始速度を設定します。
      10. 15 rpmに、試験の最高速度を設定します。
      11. 0秒の試験のランプ速度を設定します。
      12. 達アドに回転するラットのダボに選ばれたダボの大きさと回転方向を設定する番目の方向。
          注：上記の設定は異なる実験のニーズに合うように変更することができる。
   5. 試験中に、マウスの挙動を記録することができ、ビデオはマウスがロータロッド上に留まることができた時間の長さを決定するために、後で分析するために使用されるように、固定速度ロータロッド試験のためのロータロッドの前にカメラを置きます。
2. 加速ロータロッド試験のためのステップ2.2.4に2.2.1に従ってください。
   1. マウスがロータロッドに順応できるようにするために5分間ごとの固定ダボで1マウスを置きます。
   2. 優しくロータロッドの背面に直面して、マウスを少しずつ移動し、すべての被験者がこの方向に向いている場合（ 図1（b）参照 ）ロータロッド試験を開始します。
   3. 彼らは回転ダボから下落している時にケージにすべてのマウスを返し、食料や水へのアクセスを10分間休ませるそれらを残す。
   4. 繰り返しますきれいにすることを確認して8試行の合計を完了するために、2.2.3に2.2.1ステップダボ、レーン、および尿や糞のためのロータロッドの着陸プラットフォーム、および各試行傾度その開始位置に着陸プラットフォームを戻す。
      注意：最初の3月5日試験はマウスがタスクに慣れることができるように訓練試行として使用されている。落ちるまでの時間は、距離は歩いて、その後の各試験のための転倒時のダボの終了回転数（ 図2）、後の分析のために記録されている。
3. 固定速度ロータロッド試験のために2.3.8ためのステップ2.3.1は、次のとおりです。
   1. それはロータロッドに順応できるようにするために5分間のダボに1マウスを置きます。戻ってそのケージにマウスを返します。
   2. ロータロッド上にカメラを押し、スタートで録画を開始します。それはロータロッドの背面に直面して確実に回転ダボ上にマウスを置きます。
   3. マウスが回転ダボから低下したとき、カメラのビデオ録画を停止し、食料と水へのアクセスを10分間そのケージにマウスを返す。
   4. 8試験の合計は糞と尿のためにロータロッドのダボ、レーン、着陸プラットフォームをきれいにし、各試行の間でその開始位置に着陸プラットフォームをバックに動くことを確認して取得されるまで繰り返します2.3.2および2.3.3ステップ。
   5. マウスは音に慣れることができるように20秒間3 Hzで特注の回転装置のスイッチをオンにします。ドリルをオフにすることで20秒後に回転体を停止し、最初の20秒を過ぎてスピンし続けることからそれを停止するために、実行中の車輪の両側に手を置きます。
      注意：回転体そのものがドリル（ 図3A）に固定され、げっ歯類の走行輪で構成されています。走行輪の中心にマウスが置かれたメッシュ蓋（ 図3B）を有する小チャンバである。回転子は、垂直軸の周りに反時計方向に回転する。刺激の大きさは、0.2〜3Hzの範囲の回転を刺激するのに十分であるGENER示す以前の研究と一致しているVORとVCR応答^4,11,12を食べた。
   6. 回転体の中心に室内にマウスを置き、ふたを交換してください。
   7. 20秒間、3 Hzで最も低い設定で、回転体のスイッチをオンにします。ロータロッドを起動して、今後の裁判の準備のためにこの時間の間に、カメラのビデオ録画を開始します。 20秒の最後にドリルのスイッチを切り、回転からそれを停止するために、実行中の車輪の両側に手を置きます。回転ダボに可能な限り迅速にこれを転移させた直後のロータロッド上にマウスを再テストします。
   8. マウスはダボから低下すると、カメラのビデオ録画を停止し、そのケージにマウスを返す。
4. 中性洗剤/水混合と円筒ダボ、レーン、すべてのマウスがテストされた70％エタノールでロータロッドの金属着陸プラットフォームと透明なプラスチックパネルを清掃してください。

前庭課題に3。平均台

1. BAを設定ランスビーム装置は、 図4Aに見られる。
   注意：天秤ビーム装置はカーターらに記載された装置から適応した（2001年^）13。このテストでは、マウスは、 図4A（60センチメートル地面の上に位置し（5×6cmの戸口で、13×22 CM）暗くゴールボックスに、52.5センチメートル地上で梁の下端から徒歩）。マウスは自然にさらされたビームを支持して暗闇とゴールボックスの保護を求め、さらに上方向¹⁴で実行されるように、自然のエスケープ·メカニズムを利用し、わずかに傾斜することにより、ビームを走査することをお勧めします。ビーム自体は、長さ1mであり、14mmの直径を有する円形断面を有する。ビーム径の調整範囲は、実験者は、試験の感度を調整以上の被験者に適応することを可能に用いることができる。平均台の下端に白い線がスタートラインを示している。別の行がされているフィニッシュライン（ 図4A）を示すために、ビームの高い終わりにスタートラインは60センチ描か。
   1. 平均台（ 図4B）の下端の位置2台のカメラ、平均台の両側に1つずつ、。
      注：これらのカメラは、平均台の全長をキャプチャし、そのスタートとフィニッシュラインは平均台上にマークを保証するために角度を付けることが必要がありますがはっきりと見える。それらが得られたビデオは、後の分析のために使用されると、天秤ビームを横切るように、これらのカメラは、ビデオ記録にマウスの行動に使用される。
   2. ラインペーパータオルでゴールボックスの床、各マウスをテストした後、尿や糞の容易な洗浄を可能にし、目標ボックス内の被験者のホームケージからハウジングドームを配置する。
   3. 装置から落下あらゆる被験者を保護するために、隆起した梁の下に十分な発泡体または他の緩衝材を配置します。秋のマウスは、実験により、すぐにピックアップされますERおよび休ませる目標箱の内側に配置。
2. それはこの環境に慣れになるように2分間のゴールボックスに1マウスを置きます。マウスは、この動作を阻止するために、この時間の間に、ビームの上を歩くしようとすると、5秒間の手袋をはめた手でゴールボックスへの開口部をカバーしています。
3. 単に目標ボックスへの開口部の外梁の上に置き、それがゴールボックスに入るようにすることで、マウスを訓練する。マウスが支援し、最小限の躊躇なしに目標ボックスにスタートラインから歩くことができるようになるまで徐々に遠く離れた目標ボックスからのビームの上に置くことで、マウスを訓練し続けています。それぞれの実行後に1分間のゴールボックスで休むためにマウスを残す。
4. トレーニングが完了したときに、マウスのテストを開始。
   1. カメラで録画を開始します。
   2. ビームのスタートラインにマウスを置き、それがゴールボックスの方向にビームを横断しながら待ちます。
   3. CAへの録画を停止しますマウスがボックスに達するMERAS。
   4. 1分間のゴールボックスで休むためにマウスを残す。待っている間公判中に堆積された可能性の尿や糞を削除します。
   5. 5試験の合計が完了するまで繰り返します3.4.4に3.4.1を繰り返します。
5. マウスは音に慣れるようにする（固定速度ロータロッド試験のように）20秒3 Hzで特注の回転装置のスイッチを入れる。ドリルをオフにすることで20秒後に回転体を停止し、紡績からそれを停止するために、実行中の車輪の両側に手を置きます。
6. 回転体の中心に室内にマウスを置き、ふたを交換してください。
7. 20秒間、3 Hzで最も低い設定で、回転体のスイッチをオンにします。今後の公判の準備のために、この時間の間にカメラのビデオ録画を開始します。 20秒の最後にドリルのスイッチを切り、最初の20秒を過ぎてスピンし続けることからそれを停止するために、実行中の車輪の両側に手を置きます。 T順伝達可能な限り迅速に平均台の先頭にマウスとマウスがゴールボックスにビームを横断しながら待ちます。
8. マウスがゴールボックスに到達したときのカメラのビデオ録画を停止し、そのケージにマウスを返す。
9. 70％エタノールでバランスビーム装置をきれいにし、それぞれのマウスがテストされたゴールボックスに紙タオルを変更してください。

結果

ロータロッド

マウスの運動性能は8試験の上、各マウスのために記録下がりまでの時間（TTF）として記述されていた。 TTFのこれらの測定値を使用して、各マウスのためのトレーニング曲線をプロットすることができます。 図2は、8試験の過程にわたって1 1ヶ月齢のマウスと1 9ヶ月のマウスの運動性能の例を示します。これらのトレーニングの曲線は、その後の?...

ディスカッション

プロトコル内での重要なステップ

以前の研究は、それがロータロッドとバランスビーム装置及びその結果として、正確な測定の買収は^15に挑戦することができます両方のマウスを過度に訓練することが容易であることが示されている。平均台にオーバートレーニングがより頻繁に停止（探索行動）につながり、逆の方向に進むことができますが、たとえば、ロータ?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rotarod	IITC Life Science Inc.	#755	"Rat dowels" = 70 mm diameter. Do not allow ethanol to contact perspex.
iPhone	Apple		Can use any type of camera. Velcro fixed to the back surface for attachment to the the 3D articulated arm.
3D articulated arm	Fisso/Baitella	Classic 3300-28	Any type of stable vertical stand would be adequate. Velcro is fixed to the apical end of the arm for iPhone attachment.
Wooden walking beam: 1 m long strip of smooth wood with a circular cross-section of 14 mm diameter			A range of diameters and cross section shapes can be used to suit experimental parameters
Wooden goal box (130 x 140 x 220 mm) made from 11 mm thick boards
Support stand made of 41 x 41 mm beams: 2 vertical beams 525 and 590 mm from ground at the start and goal ends respectively; 803 mm horizontal beam that runs along the ground directly under the walking beam; two 20 mm long beams act as "feet", joining the horizontal and vertical beams at each end; a 21 x 21 x 36 mm block hewn at the apical end of the "starting" vertical beam; a 13 x 13 mm aperture cut out of the center of this block, forming a tunnel which runs perpendicular to the walking beam.			Brace all joins with small steel brackets.
Black paint (water based)	Handycan	Acrylic Matt Black	2-3 coats for all wooden surfaces of the balance beam apparatus
Clear finish	Wattle Estapol	Polyurethane Matt	Single coat for all beams. Double coat for all other surfaces of the balance beam apparatus
Foam, packaging material			To cushion any falls from the balance beam
70% Ethanol, paper towels			Clean beam and goal box between each animal.
Gauze pads/paper towels			To line the floor of the goal box
Mouse house (from home cage)