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.

倫理声明：以下のプロトコルは、デラウェア大学の施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって承認されました。 1.発達暴露（またはどんちゃん騒ぎのようなエタノール曝露のモデル） <ol><li> PD3に、各動物の性別を決定し、産子数（8匹）および性別分布（雄4：4人の女性）を保持するために、必要に応じて任意の動物をクロス育成各ごみ内で一貫し。 注：実験的な交絡を避けるために、可能な限り一貫性の産子数や性別分布を維持することが重要です。このプロトコルはゴミあたり8仔（4人の男性と4人の女性）を使用していますが、代替のごみのサイズや性別分布は実験計画のニーズに合わせて調整することができます。 </li><li>皮下各ごみの中に動物を識別するために、足に黒墨の少量を注入します。 </li><li>擬似ランダム実験（含む50％アルコールに露出（AE）としてリットルと50％の偽挿管制御（SI）子犬を割り当てますS）または乳を飲むコントロール（SC）（PD 4から任意の挿管、テールクリッピング、または分離プロトコルを受けない動物 - 毎日）計量し、耳パンチを除く9。 <ol><li>一貫性のあるグループのサイズを保持するには、SCの同腹の2倍の実験リットルを割り当てます。 </li></ol></li><li>そのホームケージに戻した後、各動物を計量。計量動物は挿管期間（ - 9 PD 4）の間、毎日発生する必要があります。 <ol><li>ダムからの全体のゴミを取り除きます。 </li><li>加熱されたパッドの上に子犬を置きます。 </li><li>各個々の子犬の重量を記録します。 </li></ol></li><li> PD4に、各動物を秤量した後、各動物あたり5.25グラム/ kg /日の合計に必要なアルコールの量を算出する（ステップ1.4からの子犬の重量に基づく）8。 <ol><li> 11.9％エタノール・イン・ミルク代替（体積/体積）などのアルコールを管理します。 </li></ol></li><li>午前9時から開始し、一度に母親から1ごみの子犬を削除します。 </li><li>各AEの子犬にエタノール・イン・ミルクの管理<sクラス= &quot;外部参照&quot;&gt; 34アップ。 </li><li>各SI子犬8を模造挿管。 </li><li>繰り返しは、1.5を繰り返します。 1.8を通して。各実験ごみ用。 </li><li>最初の投与後の二時間は、第二アルコールの用量について（1.8を通じて1.5ステップ）投与手順を繰り返します。 </li><li>第二アルコール量（ピーク毎日血中アルコール含有量が達成される時点）後の1時間半、収集し、AEとSI仔から遠心血液尾を経由して 、将来の血中アルコール含量分析35のためにクリッピング。 <ol><li>血液の60μLを収集します。 </li><li> 1 mLのマイクロ遠心チューブに血液を置きます。 25分間の1.5×gで遠心血液。 </li><li>慎重に遠心管からの上清血清を収集し、今後の血中アルコール含有量の分析のために保存します。 </li></ol></li><li> AEでの看護ができないことから、栄養障害を防止するために、エタノール中のミルクの代わりに牛乳を使用して投与手順（1.8乃至ステップ1.5）を繰り返します子犬。 <ol><li> PD 4に2時間間隔で2補足ミルク用量の合計を実行します。 </li></ol></li><li> 9 - 繰り返しはPD 5に（ステップ1.11を除く）1.12を介して1.4を繰り返します。 </li><li> PD9の最後の補足ミルク投与後、耳がECケージに識別のためのすべての子犬をパンチ。 <ol><li>ごみ番号または識別子のいくつかの尺度でパンチ耳を座標（偶数番号リットルから動物は彼らの右耳が殴らだろうが、例えば 、コホート内の奇数リットルが自分の左耳パンチになるだろう）。これは、簡単に別の同腹仔からの複数の動物が同じpawmarkパターンを持っている必要があり、ECケージに動物を識別するために行います。 </li></ol></li></ol> 2.離乳<ol><li> 3から2のケージでPD 23、家の上のすべての動物。 <ol><li>同じケージに収容されたすべての動物は同性であることを確認してください。 </li><li> 1つのSC、1 SI、およびケージ当たり1 AE動物可能性が含まれます。 </li><li>ケージの仲間番目の数を最小限に抑えますで同じゴミからです。 </li><li>すべての動物が食料や水にアクセスすることが可能であることを確認します。 </li></ol></li></ol> 3.ホイールランニング<ol><li> PD30には、WRに動物とケージの半分を割り当てます。ハウス添付のステンレス鋼の走行輪への無料アクセスを持つケージでこれらの動物。 <ol><li>車輪が総回転数を評価するためのカウンタを持っていることを確認してください。 </li></ol></li><li> PD 30とPD 36上のすべての動物を計量します。 </li><li>毎日午前9時に各車輪の回転数を確認してください。 </li><li> 12日間、それぞれの住宅条件の動物を残します。 </li></ol> 4.環境の複雑さ<ol><li>実験動物用のPD 42に相当する日には午前9時前にECケージを準備します。 <ol><li> 30 &quot;×18&quot;×36 &quot;亜鉛メッキ鋼製のケージを取得します。 注：ケージは、複数のレベルを有する複数のラットの重量を支持することが可能で、標準で満たされるべきです寝具、水のボトルや食品のディスペンサーを取り付けるための複数の場所にしています。 </li><li>小説、ケージ内の可変サイズや形状のカラフルなオブジェクトを配置します。 <ol><li> ECケージに6大きなおもちゃを置きます。各おもちゃは同時にと相互作用する3以上のラットのために十分な大きさであることを確認してください。 </li><li> ECケージに6媒質おもちゃを置きます。同時にと対話するための4匹のラット - 各玩具は3のために十分な大きさであることを確認してください。 </li><li> ECケージに小さいおもちゃの多く（少なくとも20）を配置します。 </li><li> （説明を参照してください）ノベルティは、この介入に極めて重要であるなど 、様々な色、形、大きさ、のおもちゃを使用します。 </li></ol></li><li>ケージの両端に食品の2皿を置きます。 </li><li>ケージの両端に水のボトル2本を置きます。 </li></ol></li><li> PD 42上の午前9時、すべての動物を計量し、ECケージにWR動物を変えます。 12匹の動物 - 各ECケージは9を含める必要があります。 <ol><li>何の動物が同じpawmarkと耳しゃれの両方を持っていないことを確認しますchのパターン。 </li></ol></li><li>すべての食品や水の毎日を確認してください。 </li><li> 2日毎に、ECケージからおもちゃを削除し、それらを交換する（ステップ4.1.2に従います。）。 </li><li> 3日ごとに、ECケージを掃除。 <ol><li> ECケージから動物を削除し、2の一時保持ケージに入れて - 3匹の動物。 </li><li>ケージの底から寝具のすべてを削除します。 </li><li>この日は、おもちゃの交換スケジュールと一致していない限り（ステップ4.4に従った。）ケージに同じおもちゃを返します。 </li><li>食料や水のすべてを交換してください。 </li><li> ECケージにラットを交換してください。 </li></ol></li></ol> 5.組織を収集注：組織コレクション（ 例えば 、パラホルムアルデヒドで灌流）とストレージ（ 例えば 、凍結、パラフィン包埋）は、様々な方法で行うことができます。以下に、0.1 Mリン酸緩衝生理食塩水（PBS中の4％パラホルムアルデヒド中で4％パラホルムアルデヒドで灌流する工程を説明します）液8。 注意：パラホルムアルデヒドは発がん性であり、また、皮膚の炎症、アレルギー性皮膚反応、または目の損傷を引き起こす可能性があります。適切な眼/皮膚の保護を使用してください。 <ol><li>軽く動物を麻酔するためにイソフルラン一度に一匹のラットを公開します。 </li><li>腹腔内ケタミン/キシラジン混合物（ケタミンを10mLと混合し1.5 mLのキシラジン）を2mL / kgのラットを注入します。 注：ケタミンおよびキシラジンは、注射液のために組み合わせる前には100mg / mLのストック濃度で両方です。 </li><li> （;てpH = 7.2 PBS）、PBS中の4％パラホルムアルデヒド液（pH = 7.2）に続いて、ラットに0.1 Mリン酸緩衝生理食塩水で動物を灌流、もはや応答して一度。 </li><li> 48時間4℃でPBS中の4％パラホルムアルデヒドで脳とストアを削除します。 </li><li> 2日後、30％スクロース溶液に移し、4℃でPBS中の4％パラホルムアルデヒドを添加しました。 </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

上記のプロトコルでは、我々は、新生児のアルコール暴露後の神経解剖学的赤字を救うために好都合な介入を実証しました。この介入は、介入の各構成要素の堅牢性のために他の動物モデルにおいて治療薬として使用することができます。 WRの形態における自発的心血管活動は、いくつかの行動の結果38、39の利益や、（40に概説?...

異なる環境で飼育すると、長い神経健康の様々な測定の変化を引き起こすことが知られています。多くの研究は、ダイヤモンドとローゼンツヴァイク（ 例えば 、によって画期的な研究を開始する複雑な環境（EC）で飼育の有益な効果を見て 1、2）、グリーノー （ 例えば 、3、4）。 ECは、脳5、6、7におけるシナプスおよび細胞変化に紛れもないプラスの効果があることが実証されています。 ECは、同様に、海馬8,9および視覚野10、11、腹側線条体12、13を含む脳の領域の多数に影響を与えることができます脳全体の神経免疫機能として（14件）。特に注目は、それがECは、樹状可塑9、13を介して歯状回の成人生まれの顆粒細胞の生存率を増加させることができることが実証された海馬の研究から開発してきました。この最後の点は、原因心血管運動の両方が健康で損傷した脳15、16、17、18に大人の神経新生を促進することを示す文献の成長体に多くの関心を集めています。 （WR）を実行しているホイールは、神経障害または加齢17のげっ歯類モデルにおいて有益であることが示されている自発的心血管活動の形式、19、20を実現することは容易です。 WRは、成長因子の発現に影響します<html>両方の中枢および末梢神経系21、22、23インチ 「superintervention」（WR-EC）に（その後）WRとECを組み合わせる（ すなわち 、ECで30日間続いWRの12日間）は、海馬成体の神経新生における堅牢な増加と新たに増殖した細胞8の生存の増加を提供し、 FASDの動物モデルにおいて、個々の成分によって達成されていない効果（下記参照）。 WR-ECの両方の成分が脳13（22に総説WR、24で検討EC）内の構造の多様な配列に影響を与えるので、この介入の実装が容易に神経学の両方の発達とその後の人生発症モデルのげっ歯類モデルに適用することができ障害（ 例えば 、新生児のアルコール暴露、老化、早期の生活上のストレス）。 NT &quot;&gt;思春期や青年期の期間（ すなわち 、生後日30から72）は中WR-ECの統合胎児アルコールスペクトラム障害のラットモデル（FASDs）の負の効果のいくつかを改善することができる8研究しているのコレクション。げっ歯類は、樹状の複雑さ25、小脳発達26、27および神経免疫応答28だけでなく、学習障害やメモリ29の症状、30、31のような神経解剖学的措置で9表示著しい赤字を通じて生後日（PD）4からアルコールにさらされていることを実証しましたいくつかの構造はもはやSIGを見なかった。この時間ウィンドウ内のアルコール暴露のさえ減少量（ すなわち 、9を通じてPD 7）は、青年期と成体ラット32における学習および記憶の欠損につながることができますnificant神経解剖学的障害27。海馬依存タスクにおける行動障害に加えて- -これらの赤字の多くは、このWR-ECパラダイム8、33または単独のWR 25、31への曝露後に緩和されてきました。単独WRが広く用い介入してきたが、WR-ECの組み合わせはまだWR 8の比較的短期の利益を維持する能力にもかかわらず、文献で利用されていません。この記事では、青年期にWR-ECの介入の実装について説明します。このパラダイムは、出生後早期のアルコール暴露に関連して使用されるが、脳障害のモデルにおける神経可塑性のために、脳の可能性を評価するために、種々のげっ歯類モデルに導入することができます。

<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

有酸素運動（広く動物実験で使用される例えば 、ホイール実行（WR））、そのような大人の神経新生、血管形成、およびげっ歯類における神経栄養因子の発現率などの脳内のneuroplasticポテンシャルの積極的な影響多くの対策、。この介入はまた、げっ歯類における催奇形（アルコールすなわち 、発達の暴露）及び年齢に関連する神経変性の負の影響の行動と神経解剖学的側面を軽減することが示されています。環境の複雑さ（EC）は、皮質および皮質下構造における多数neuroplastic利点を産生することが示されており、成人の海馬における新しい細胞の増殖および生存を増加させるために、車輪走行と結合することができます。これら二つの介入の組み合わせは、神経疾患の齧歯類モデルの範囲で実現することができる堅牢な「superintervention」（WR-EC）を提供します。私たちは、WR / ECおよびその構成要素の実装について説明しますヒトにおけるアルコールへの出生前暴露の動物モデルを用いて、ラットにおけるより強力な治療的介入として使用するためのterventions。また、介入のために絶対に必要であり、どれが実験者の質問や設備に応じて変更することができる手順の要素について説明します。

興味のある施策について - WRとEC - スーパー介入の効果を評価するために、我々はその構成要素のそれぞれの効果を見なければなりません。 1〜3（下記） の図は、このパラダイム8を利用して 、以前の出版物に登場しました。 図4は、博士論文36で登場しました。?...

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

複雑な環境における心血管運動と刺激的な経験は、げっ歯類の脳内の神経可塑性の複数のメジャーにプラスの利点を持っています。この記事では、車輪走行と環境の複雑さを組み合わせ、これらの介入の制限に対処します」superintervention」としてこれらの介入の実装について説明します。

FASDの動物モデルにおける治療的介入としてホイールランニングと環境の複雑さ

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

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

6.7K ビュー.  University of Delaware. 複雑な環境における心血管運動と刺激的な経験は、げっ歯類の脳内の神経可塑性の複数のメジャーにプラスの利点を持っています。この記事では、車輪走行と環境の複雑さを組み合わせ、これらの介入の制限に対処します」superintervention」としてこれらの介入の実装について説明します。 

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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.

神経性食欲不振症の神経生物学的基礎を研究する活動ベースの食欲不振齧歯類モデルを用いました

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

行動学

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.

改善されたラットのトレーニングパフォーマンスのための革新的なランニングホイールベースの​​メ​​カニズム

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.

半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価

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.

マウスでの拒食症のアクティビティ ベースの評価

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.

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

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

医学

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.

脊髄とトレッドミル上のアクティビティ ベースのトレーニング負傷 Wistar ラット

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

神経科学

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.

WheelCon:人間の感覚運動制御を研究するためのホイールコントロールベースのゲームプラットフォーム

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.

経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

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.

一方的坐骨神経クラッシュ傷害後のラットにおける運動行動の多因子的評価

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 ...

FASDの動物モデルにおける治療的介入としてホイールランニングと環境の複雑さ

要約

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神経性食欲不振症の神経生物学的基礎を研究する活動ベースの食欲不振齧歯類モデルを用いました

改善されたラットのトレーニングパフォーマンスのための革新的なランニングホイールベースのメカニズム

半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価

マウスでの拒食症のアクティビティベースの評価

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

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

脊髄とトレッドミル上のアクティビティベースのトレーニング負傷 Wistar ラット

WheelCon:人間の感覚運動制御を研究するためのホイールコントロールベースのゲームプラットフォーム

経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

一方的坐骨神経クラッシュ傷害後のラットにおける運動行動の多因子的評価

FASDの動物モデルにおける治療的介入としてホイールランニングと環境の複雑さ

要約

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神経性食欲不振症の神経生物学的基礎を研究する活動ベースの食欲不振齧歯類モデルを用いました

改善されたラットのトレーニングパフォーマンスのための革新的なランニングホイールベースの​​メ​​カニズム

半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価

マウスでの拒食症のアクティビティ ベースの評価

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

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

脊髄とトレッドミル上のアクティビティ ベースのトレーニング負傷 Wistar ラット

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経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

一方的坐骨神経クラッシュ傷害後のラットにおける運動行動の多因子的評価

改善されたラットのトレーニングパフォーマンスのための革新的なランニングホイールベースのメカニズム

マウスでの拒食症のアクティビティベースの評価

脊髄とトレッドミル上のアクティビティベースのトレーニング負傷 Wistar ラット