Name: a novel model of mild traumatic brain injury for juvenile rats
Uploaded: 2014-12-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 36 s
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The authors would like to thank Irene Ma, Rose Tobais, and Jong Rho for their technical assistance. Funding was provided to MJE by the Department of Pediatrics at the University of Calgary, the Alberta Children&#8217;s Hospital Foundation (ACHF) and the Alberta Children&#8217;s Hospital Research Institute (ACHRI). The Postdoctoral fellowship for RM was provided by ACHF.

참고 : 모든 실험 동물 관리의 캐나다 협의회에 따라 수행하고, 캘거리 대학, 동물 보호 윤리위원회에 의해 승인되었다. 1. 사육 및 동물 준비 <ol><li> 표준 사육 프로토콜에 따라 사내 표준 실험 동물 공급 업체 또는 품종의 새끼에서 임신 한 쥐를 주문하십시오. </li><li> 어두운주기 : 하우스 온도 조절 쥐 주택 방 (21 ° C)에서 음식과 물에 대한 광고 무제한 액세스, 모든 동물, 즉 12시 12분 시간 빛에 유지됩니다. </li><li> 새끼는 생후 21 일 (P21)에 도달하면, 3 또는 4의 동성 그룹에서 자신의 어머니와 집에서 새끼를 유아. </li></ol> 가벼운 외상성 뇌 손상 (mTBI) 장치의 2. 업 <ol><li> 절차의 시작 이전에, 원하는 질량 밀 가중치 (예 150g). 안전하게 낚싯줄 Fi 접속 될 수 있도록 가중치의 상단에 금속을 부착 루프무게에 고정 된. </li><li> 날카로운 면도날 주석 호일 점수. 득점 주석 박 쥐의 체중을 지원하지만 무게와 헤드의 임팩트 후에 쥐의 가속을 방해하지 있는지 확인합니다. </li><li> 이 팽팽하게되도록, 컬렉션 스폰지 (38 X 25 X 15cm 3) (그림 1)을 포함 테이프 투명한 플라스틱 (38 X 27 X 27cm 3)로 만든 U 자형 무대에 득점 깡통 호. </li><li> 투명한 플라스틱으로 이루어지는 가이드 튜브 아래 올바른 위치에 U 자형 플라스틱 스테이지를 놓는다. </li><li> 클램프 스탠드 대신에 플라스틱 가이드 튜브 (2.2 cm 직경 X 1.5 m)를 잡고는 득점 주석 호일 위에 3.5 cm가되도록 가이드 튜브를 놓습니다. </li><li> 무게의 바닥이 자유롭게 2.5 cm 득점 주석 호일 위에 달려 보장 무게에 금속 루프를 통해 낚시 줄을 연결합니다. </li><li> 확실하게 클램프 스탠드에 낚시 줄을 연결합니다. 참고 : 조개에 무게를 테 더링쥐 컬렉션 스폰지에 미치는 영향)에서 떨어지는 동안 주석 호일 위에 2.5 cm의 높이에서 P 스탠드 다시 안타를 방지 할 수 있습니다. </li><li> 낚시 줄과 플라스틱 가이드 튜브를 통해 무게를 당겨 1.0 m에서 렌 키 핀 제자리에 고정. </li></ol> mTBI 3. 유도 <ol><li> 쥐 절차 방에 P30 이동 케이지에 도달하면. </li><li> 이소 플루 란 챔버에서 쥐를 놓고이 발이나 꼬리 핀치에 응답하지 않는 때까지 가볍게 쥐를 마취. </li><li> 빠르게 떨어지는 무게의 경로에서 직접 머리를 득점 주석 호일에 쥐의 가슴 아래로 놓습니다. 그림 2를 참조하십시오. 쥐를 이동하거나 웨이크 업이 득점 주석 호일에 배치되기 전에, 발 또는 꼬리 핀치에 응답하지 않는 때까지 이소 플루 란 챔버로 돌아가서 다시 시작하기 시작합니다. </li><li> 무게가 플라스틱 가이드 튜브를 수직으로 떨어져 머리에 쥐를 공격 할 수 있도록 육각 렌치 핀을 당기십시오. 목전자 쥐 빠르게 앙와위에서 180 ° 회전 및 땅을 받게 될 것이다. </li><li> 즉시 수집 스폰지에서 쥐를 제거하고면 팁 어플리케이터를 쥐의 머리에 국소 리도카인을 적용합니다. </li><li> 시중에서 판매하는 가열 패드에 설정하여 가열 깨끗한 케이지에서 앙와위에서 쥐를 놓습니다. </li><li> 스톱워치를 이용하거나 디지털 타이머 &quot;타임 투 오른쪽&quot;을 취득. 시간에서 오른쪽으로는 마취에서 깨어나 쉬운 위치로 앙와위에서 플립 또는 도보를 시작하기 위해 쥐에 의해 걸리는 시간입니다. </li><li> 이 정상적인 동작 (등, 탐구, 손질 산책을) 복구 후 홈 케이지에 쥐를 돌려줍니다. </li><li> 반복 mTBI을 필요로하는 각 추가 쥐에 대한 3.2-3.8 단계를 반복합니다. </li><li> 반복 mTBI 실험에 대해 여러 시점에서 동일한 쥐의 절차를 반복합니다. </li></ol> 위장 손상 4. 유도 <ol><li> 가볍게 ANEST이 발이나 꼬리 핀치에 응답하지 않는 때까지 이소 플루 란과 쥐를 hetize. </li><li> 빠르게 떨어지는 무게의 경로에서 직접 머리를 득점 주석 호일에 쥐의 가슴 아래로 놓습니다. </li><li> 플라스틱 가이드 튜브에서 렌 키 핀을 당기는없이 깡통 호에서 쥐를 제거하고면 팁 어플리케이터를 쥐의 머리에 국소 리도카인을 적용합니다. </li><li> 시중에서 판매하는 가열 패드에 설정하여 가열 깨끗한 케이지에서 앙와위에서 쥐를 놓습니다. </li><li> &quot;시간에서 오른쪽으로&quot;를 획득 스톱워치 또는 디지털 타이머를 사용합니다. </li><li> 이 정상적인 동작 (등, 탐구, 손질 산책을) 복구 후 홈 케이지에 쥐를 돌려줍니다. </li></ol> 빔 워킹 테스트 8 mTBI 5. 확인 <ol><li> 절차 방에 mTBI 또는 가짜 부상 복귀 동물의 유도 후 24 시간. </li><li> 깨끗한 유지 케이지에 쥐를 전송및 홈 케이지의 개방형 부분은 빔의 폭이 좁은 끝을 향하도록 빔을 테이퍼 165cm의 좁은 끝에서 쥐의 홈 케이지를 놓습니다. 참고 : 테이퍼 빔은 165cm 깁니다. 빔의 중앙 플랫폼은 광각 단에서 6cm 좁은 단부에서 1.75 cm의 폭을 가진다. 센터 빔이 때 쥐의 발 전표 안전을 제공 선반 (2cm 폭 중심 빔 아래 2cm)가 있습니다. 시험 중에 빔 추락 할 수 쥐에 부상의 위험을 줄이기 위해 빔 아래에 거품 패딩을 놓습니다. </li><li> 테이퍼 빔 위치의 광각 단에서 비디오 카메라를 배치 / 비디오 시청 조사자 명확 테이퍼 빔의 길이 전체 쥐의 움직임을 볼 수 있도록 비디오 카메라 확대. </li><li> 테이퍼 빔의 넓은 끝에서 쥐를 놓고 홈 케이지에 빔을 가로 질러 걸어을 권장합니다. 쥐가 테이퍼 빔을 통과하면, 레이 적어도 60 초 동안 홈 케이지에 쥐를 남겨대상 위치를 엔포스. 이것은 시험 # 1이고, 분석에 포함되지 않음. </li><li> 의 비디오 카메라를 켜고 쥐 빔 도보 작업을 4 번 더 추가 (홈 케이지에서 60 초 보강 기간을 유지)를 완료 할 수 있습니다. 쥐가 모든 시험을 완료하면, 홈 케이지에 쥐를 반환합니다. </li><li> 점수로 발생 시간 / 기간은 각각의 재판, 빔을 건너 뒷다리 발 - 전표의 수를 기록한다. 각 쥐​​ 빔을 건너 뒷다리 발 - 전표 및 시간의 평균 수를 계산하기 위해이 데이터를 사용합니다. </li></ol>

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No competing financial interests exist.

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

중등도에서 중증 외상성 뇌 손상 (TBI), 거의 기술이 약한 유도하기 위해 개발되었습니다의 생성을위한 많은 널리 사용되는 방법이 있지만, 설치류에서 머리 부상을 마감했다. 경증 외상성 뇌 손상 (mTBI)가 세 배 더 일반적인 복합 1 중등도 뇌 손상보다 사실에 의해, mTBI의 안정적인 모델 연구에 대한 병태 생리, 신경 생물학 및 행동의 결과, 및 치료 전략을 용이하게하기 위해 필요하다. 예를 들어, 200 가지가 넘는다 지난 10 년간, 현재 동물 모델 2의 한계에 부분적으로는 TBI (3)의 치료를 위해 약물 임상 시험에 실패했습니다. 모델링 시스템이 병진 조사 연구를 위해 생성되는 경우, 결과의 적용 구현 모델의 유효성에 의존한다. mTBI / 뇌진탕의 연구를 위해 신뢰할 수있는 동물 모델은 생체 역학적 인 힘 respon을 모방하지 않을부상의 원인에 대한 sible뿐만 아니라 임상 적으로 인구에 의해보고 된 것과 일치 증상을 유발한다. 아이들이 mTBI에 특히 높은 위험이 있기 때문에 또한, 최적의 모델링 시스템은 성인 등가물뿐만 아니라, 젊은 청소년 설치류에 적용 할 수있다. 선수 mTBIs 또는 진탕 뇌 손상을 입었다 고하는 상황의 생체 역학적 분석은 부상의 가장 중요한 예측 요인 빠른 머리 가속 및 고속 영향 4 있음을 나타냅니다. 현재 TBI의 유도에 이용 설치류 모델의 대부분은 헤드 (5) (검토를 위해 2 참조)를 거의 또는 전혀 이동을 허용한다. 여기에 설명 된 모델은 피사체의 머리와 몸에 가속 / 감속의 힘을 적용 180 ° 회전 및 자유 낙하를 동반 물리적으로 억제되지 않은 청소년 쥐의 머리에 높은 속도에 미치는 영향을 제공합니다. 티여기에 mTBI의 유도에 대해이 수정 된 체중 감소 기술과 관련된 두 가지 주요 장점은. 첫째, 모델 (행동의 결과가 6 참조의 완전한 설명) 뇌에 대한 명백한 손상을 유발하지 않고 symptomology 같은 임상 적으로 진탕을 생산하고 있습니다. 후 진탕 증후군의 임상 보고서와도 일관성이 수정 체중 감소 기술은 이기종 결과를 생성합니다. mTBI의 효과가 중요하지만, 여러 결과 측정에 검사 할 때 mTBI을 경험 설치류 사이에 상당한 차이가 있습니다. 둘째, 본 방법은 반복 mTBI (7)의 조사를 허용한다. 기존 TBI 대부분 모델은 심각한 상해를 입힐 때, 그것은 전체 피질 광범위한 손상없이 반복적 TBI 공부 종종 초 부상을 충분히하는 것이 곤란하고, 거의 불가능하다. 따라서, 산업용 냉장고 변성 중량 드롭 기술을 이용하기위한 기본 원리mTBI의 ction의 더 밀접 청소년 인구의 병태 생리 및 뇌진탕의 symptomology 반복적 TBI를 나타내는 부상을 생산하는 것입니다. 특히 어린 시절 동안 증가 스포츠 관련 mTBI의 발생, 폭포, 자동차 사고로, mTBI의 독특한 설치류 모델은 쉽게 여러 히트에 적용 할 수 진탕 같은 뇌 손상의 연구를위한 유용한 도구와 연구자를 제공합니다 패러다임.

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

a novel model of mild traumatic brain injury for juvenile rats

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

상기 개질 중량 놓기 기법 청소년 래트에서 경증 외상성 뇌 손상 (mTBI)의 안정적인 유도 방법이다. 150g의 중량 충격을 살린,이 기술은 성공적 50~120g의 범위 청소년 래트에 적용되어왔다. 또한, 반복적 인 절차를 쉽게 mTBI의 연구를위한 동물에서 동일한 반복 될 수있다. (도 3) 단일 mTBI 전시에게 타임 투 오른쪽의 증가를 경험하고 나타나는 동물 기절 깨우면 있지만, 그들은 빠르게 정상적인 활동을 재개하고 가성 동물 부상 시각적으로 구별 할 수 없다. 부상이기는 영향과 관련된 통증을 제거, 국소 리도카인이 필요한 유일한 진통이 가벼운입니다 감안할. 진통제는 일반적인 염증 및 복구 프로세스를 방해하는 것으로 알려져있다 이것은 연구에 중요하다. 명백한 symptomology의 부족으로 인해, 빔 보행 태스크에 안정mTBI의 유도를 확인하는 데 사용할 수 있습니다 OL. 그것은 mTBI가 발생하지 모든 동물은 빔 산책 작업에 적자를 나​​타낼 것으로,주의하는 것이 중요하지만, 가짜 부상으로 청소년 쥐에 비해 그룹으로, mTBI와 청소년 쥐가 훨씬 더 뒷다리 발 - 슬립을 보여 (그림 4). 이 변형 중량 놓기 기술의 또 다른 중요한 특징은 부상 유도시 청소년 래트인가 구속의 부족이다. 빠른 회전 가속과 감속 다음에 머리에 반짝이기는 타격을 제공함으로써,이 모델은 더 밀접하게 mTBI 및 진동에 의한 생체 역학적 힘을 나타냅니다. 이 절차가 청소년 쥐 또는 성인 마우스에 적용하면, 사망률 (2백2분의 7 청소년 동물 ~ 3.4 %의 사망률) 매우 낮은이며, 두개골 골절 및 두개 내 출혈은 6,7 매우 드물다. 또한, 임상 적으로 적절한 모델을 생성 SYmptomology. 단일 mTBI을 경험 청소년 설치류는 우울증 같은 행동 증가 집행 기능 적자, 및 변경 사회적 상호 작용 6,9과 함께 균형과 모터 행동에 적자를 보여 주었다. 마찬가지로, 성인 마우스는 또한 시간 7 복구 온화한 균형과 조정 적자를 표시합니다. 마지막으로, mTBI이 모델을 사용하여 유도는 최소한의 마취가 필요하고 수술 준비 또는 두개골에내는 포함되지 않습니다. 결과는 따라서 수술이나 마취에 의해 트리거 혼란 염증 또는 면역 학적 효과에 의해 바이어스되지 않습니다. 또한, 열려있는 상처의 빠른 회복 시간과 부족은 설치류가 mTBI을 경험 한 직후 발생하는 추가 테스트 패러다임의 시작을 할 수 있습니다. <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig1highres.jpg" width="500" /> 그림 1 : </strong<html> &gt; 모든 관련 치수 플라스틱 단계 및 수집 스폰지 U 자형. 10cm의 거리가 수집 스폰지와 청소년 쥐를 보장하는 플라스틱 스테이지의 상부 사이에 유지되어야의 C의 artoon 표현 (180)을 완료하기에 충분한 시간을 갖는다 ° 회전. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig2highres.jpg" width="500" /> 그림 2 : 부상 유도 플랫폼의 (A) 사진 표현입니다. 머리가 떨어지는 무게 바로 아래에 있도록 청소년 쥐 득점 주석 호일에 가슴이 아래로 배치됩니다. 부상 유도 플랫폼의 (B)의 측면보기. (C) mTBI의 유도에 사용되는 무게의 사진 데모 . 업로드 / 51820 / 51820fig3highres.jpg &quot;폭 =&quot;500 &quot;/&gt; 그림 3 :. mTBI 전시에게 상당한 증가를받은 단일 mTBI와 가짜 부상을 경험 한 청소년 쥐 (* P &lt;0.01) 쥐를 경험 한 시간에서 오른쪽으로 청소년 쥐 사이의 평균 차이의 그래픽 표시 시간의 지속 시간은 앙와위에서 스스로를 잘 할 필요가 있었다. <img alt="그림 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51820/51820fig4highres.jpg" width="500" /> 그림 4 : 단일 mTBI와 가짜 부상을 경험 한 청소년 쥐 (* P &lt;0.05)을 경험 한 청소년 쥐에 의해 빔 산책 작업에 전시 뒷다리 발 - 전표의 평균 개수의 그래픽 표현입니다.

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A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

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

청소년 쥐에 대한 가벼운 외상성 뇌 손상의 소설 모델

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

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Research

JoVE Journal

Medicine

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

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Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

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

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

외상 성 뇌 손상 후 쥐에서 행동 적자를 감지

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

연구

행동분석학

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.

외상성 뇌 손상 후 성인 쥐의 우성 복종 행동 평가

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

A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal neurological deficits and even amnesia. Athletes participating in contact sports are at high risk of exposure to large number of mTBIs. In terms of the level of injury in a sporting athlete, a mTBI is defined as a mild injury that does not cause gross pathological changes, but does cause short-term neurological deficits that are spontaneously resolved. Despite previous attempts to model mTBI in mice and rats, many have reported gross adverse effects including skull fractures, intracerebral bleeding, axonal injury and neuronal cell death. Herein, we describe our highly reproducible animal model of mTBI that reproduces clinically relevant symptoms. This model uses a custom made pneumatic impactor device to deliver a closed-head trauma. This impact is made under precise velocity and deformation parameters, creating a reliable and reproducible model to examine the mechanisms that contribute to effects of single or repetitive concussive mTBI.

Athletes absorb several hundred mild traumatic brain injuries (mTBI)/concussions every year; however, the consequence of these on the brain is poorly understood. Therefore, an animal model of single and repetitive mTBI that consistently replicates clinically relevant symptoms provides the means to advance the study of mTBI and concussion.

단일 및 반복적 인 경미한 외상성 뇌 손상의 마우스 모델

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

의학

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

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

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

생체 뇌 미세 투석과 힘과 회전을 결합 하는 뇌진탕의 소설 및 번역 쥐 모델

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

신경과학

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.

가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐의 해마에 있는 향상된 확산 화상 진찰

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

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

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

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

생쥐의 경미한 외상성 뇌 손상에 대한 전자기 제어 폐쇄 머리 모델

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

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

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

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

경미한 외상성 뇌 손상의 깨어 있는 폐쇄 두부 손상 모델을 사용하여 시냅스 가소성의 변화 평가

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

mTBI 쥐 모델에서 부상 반응 및 행동 평가 검증

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.

저자 스포트라이트: 외상성 뇌 손상 연구의 발전 - 정확한 복제 및 신속한 평가를 위한 폐쇄형 헤드 모델 

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.

폐쇄 머리 경미한 외상성 손상의 쥐 모델 및 그 검증

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

청소년 쥐에 대한 가벼운 외상성 뇌 손상의 소설 모델

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생쥐의 경미한 외상성 뇌 손상에 대한 전자기 제어 폐쇄 머리 모델

경미한 외상성 뇌 손상의 깨어 있는 폐쇄 두부 손상 모델을 사용하여 시냅스 가소성의 변화 평가

폐쇄 머리 경미한 외상성 손상의 쥐 모델 및 그 검증

폐쇄 머리 경미한 외상성 손상의 쥐 모델 및 그 검증

폐쇄 머리 경미한 외상성 손상의 쥐 모델 및 그 검증