Name: a novel approach to assess motor outcome of deep brain stimulation effects in the hemiparkinsonian rat: staircase and cylinder test
Uploaded: 2016-05-31T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test at JoVE.com

This work was supported by Interdisziplin&#228;res Zentrum f&#252;r Klinische Forschung (IZKF), University Clinics W&#252;rzburg, Germany (project N-215).

동물 실험은 동물 보호 지침 및 유럽 공동체위원회 지침 (: 55.2-2531.01 11분의 76 승인 번호)에 따라 뷔르츠부르크 대학과 운터 프랑켄 현의 법적 상태 당국에 의해 승인되었다. 모든 노력은 사용되는 동물의 통증 또는 불편 함을 최소화하기 위해 만들어졌다. 주의 : 다른 한 바와 같이 전극 (18)의 주입을 수행 하였다. 1. 실린더 테스트 (그림 2) <ol><li> 0.1 % 아세트산 용액으로 세척하여 실린더 투명한 플라스틱 유리 실린더 (19cm : 40cm, 직경 높이)를 준비한다. </li><li> 실험의 날짜와 각 쥐의 식별 번호와 카드를 준비합니다. </li><li> 실린더 뒤에 90 ° 각도로 두 개의 거울을 배치합니다. </li><li> 카메라와 상기 실린더 사이의 거리가 발을 잘 볼 수 있도록 실린더의 전방에 카메라를 배치했다. </li><li> 운송 상자에 쥐를 놓습니다. 참고 : 동물은 스트레스를 피하기 위해 테스트하기 전에 실험에 의해 처리되어야한다. </li><li> 운송 상자를 사용하여 실린더에 홈 케이지에서 쥐를 전송. </li><li> 실린더 (그림 3)에서 쥐를 놓습니다. <ol><li> 항상 활동의 주기성 차이 않도록 하루 동시에 모든 행동 검사를 수행한다. 동물이 케이블에 의해 자극 발생기에 연결되어있는 경우 케이블이 실험 기간 동안 꼬여 있지 않은지 확인합니다. </li></ol></li><li> 카메라의 &quot;기록&quot;버튼을 누릅니다. 실험 카메라에 쥐의 식별 번호의 실제 날짜 카드를 표시합니다. 기록 시작합니다. </li><li> 5 분 후에, 실린더으로부터 동물을 제거하고 상기 전송 창을 사용하여 홈 케이지에 다시 넣어. </li><li> 0.1 % 아세트산 용액으로 실린더를 청소합니다. </li><li> 왼쪽과 오른쪽 발을 벽에 접촉 (퍼센트에서 발 사용)뿐만 아니라 R을 계산하여 녹화 된 비디오에서 발 사용 평가earings는 (또는 실린더 벽에지지 않고 뒷발 서). 실린더 테스트는 또한 적절한 소프트웨어에 의해 자동적으로 평가 될 수있다. 참고 : 건강한 쥐 똑같이 두 발을 사용합니다. hemiparkinsonian 쥐가 적은 범위를 병변에 의한 영향을받는 발을 사용합니다. </li></ol> 2. 계단 시험 (그림 4) <ol><li> 취득 단계 <ol><li> 이전에 훈련에 하루는 계단 테스트에 사용 된 펠릿과 동물을했습니다. <ol><li> 옵션 : 동물의 동기는 (무료 공급 레벨 16의 90 %에서 체중을 유지하기 위해 표준 실험실 우 10 ~ 15 g)을식이 제한을 사용하여 증가합니다. 그러나,이 양의 훈련 효과를 얻을 필수 아니다. 본 연구는 식품 제한없이 실시 하였다. </li></ol></li><li> 투명한 플라스틱 유리 계단 상자를 준비합니다 (높이 : 34.5 cm, 길이 : 35.5 cm, 폭 : 12 cm 좁은 구획 6cm) 0.1 %의 교류와 함께 상자를 청소하여etic 산 용액. 주 : 계단 상자 상승 플랫폼 및 좁은 구획 개의 계단 두 구획 박스이다. 좁은 구획 계단에 왼쪽 단계는 단지 왼쪽 발 만 오른쪽 발과 오른쪽 단계에 도달 할 수 있습니다. 참고 : 뚜껑없이 높은 상자를 사용하여, 케이블을 통해 자극 쥐 실험을 위해 사용되는 경우, 표준 계단 상자 뚜껑 두 개의 구획으로 구성. </li><li> 계단을 제거하고 팔 45 mg의 알약과 각 단계에 우물을 입력합니다. </li><li> 계단을 삽입하고 강화 된 플랫폼에서 8 개의 추가 알약을 넣어. </li><li> 운송 상자에 쥐를 놓습니다. </li><li> 운송 상자를 사용하여 계단 상자에 홈 케이지에서 쥐를 전송. </li><li> 계단 상자에 쥐를 (그림 5)를 배치합니다. </li><li> 5 분 후에, 계단 상자에서 동물을 제거하고 상기 전송 창을 사용하여 홈 케이지에 다시 넣어. </li><li> 얼마나 많은 주펠릿은 오른쪽과 왼쪽 계단에서 플랫폼 (결국)에서 먹게되었다. </li><li> 팔 45 mg의 알약과 각 단계에 우물을 작성하여 계단 리필. </li><li> 0.1 % 아세트산 용액으로 계단 상자를 청소하고 플랫폼에 추가 알약을 배치합니다. </li><li> 이 절차 (취득 단계) 연속 3 일을 반복합니다. 주 : 수컷 스프 라그 돌리 래트에서 수행 하였다 기재된 모든 실험. 다른 교육 모듈의 지속 기간은 다른 변형, 성별 벤더 래트에서 다를 수있다. </li></ol></li><li> 무료 선택 테스트 <ol><li> 0.1 % 아세트산 용액으로 계단 상자를 청소합니다. </li><li> 계단을 제거하고 팔 45 mg의 알약과 각 단계에 우물을 입력합니다. </li><li> 운송 상자에 쥐를 놓습니다. </li><li> 운송 상자를 사용하여 계단 상자에 홈 케이지에서 쥐를 전송. </li><li> 계단 상자에 쥐를 놓습니다. </li><li> 5 분 후에, 계단에서 동물을 제거케이스 박스 운송 상자를 사용하여 홈 케이지로 돌려 넣어. 오른쪽 및 왼쪽 계단에서 먹을 얼마나 많은 펠릿 있습니다. </li><li> 참고 : 동물이 여전히 펠렛을 파악에 문제가있는 경우, 그들은 쉽게 도달 할 수있는 플랫폼을 좀 더 추가 할 수 있습니다. </li><li> 팔 45 mg의 알약과 각 단계에 우물을 작성하여 계단 리필. </li><li> 다음 동물에 대한 0.1 % 초산 용액으로 계단 상자를 청소합니다. </li><li> 이 절차 (자유 선택 단계) 연속 3 일을 반복합니다. 주 : 제시된 결과는 모듈 간의 휴식 기간없이 수행 훈련에 의해 얻어졌다. 일부 그룹은 트레이닝 프로세스를 지원하기 위해, 통합을위한 일 휴식 선호한다. </li></ol></li><li> 외부 힘에 의한 선택 테스트 <ol><li> 0.1 % 아세트산 용액으로 계단 상자를 청소합니다. </li><li> 계단을 제거하고 팔 (모듈 3 일) 또는 사 (연속 THR과 왼​​쪽 계단의 각 단계에 우물을 채우기모듈) 45 mg을 알약의 EE 일. <ol><li> 손상이 발생합니다 측에 강제 선택 테스트를 수행합니다. 참고 : 우리는 오른쪽 반구에있는 파킨슨 병변을 수행하기 때문에 선택적으로 왼쪽 발을 훈련. </li></ol></li><li> 운송 상자에 쥐를 놓습니다. </li><li> 운송 상자를 사용하여 계단 상자에 홈 케이지에서 쥐를 전송. </li><li> 계단 상자에 쥐를 놓습니다. </li><li> 5 분 후에, 계단 상자에서 동물을 제거하고 상기 전송 창을 사용하여 홈 케이지에 다시 넣어. </li><li> 왼쪽 계단에서 먹을 얼마나 많은 펠릿 있습니다. </li><li> 팔 또는 네 개의 45 mg의 펠렛 (펠렛의 수는 교육 일에 따라 다름)와 각 단계에 우물을 작성하여 계단 리필. </li><li> 다음 동물에 대한 0.1 % 초산 용액으로 계단 상자를 청소합니다. </li><li> 이 절차 (강제 선택 단계) 행의 육일를 반복합니다. </li></ol></li><li> 데이터 취득 <ol> &lt;두 개의 연속적인 일에 (왼쪽 계단에 잘 각각 네 개의 알약을) 강제 선택 모듈에 기재 한 바와 같이 리&gt;는 실험을 수행합니다. 이틀의 수단으로 성공률 (먹게 알갱이의 수)를 계산한다. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

이 문서에서는 실린더와 계단 테스트에 대한 자세한 훈련 프로토콜을 설명합니다. 후자 인해 숙련 된 쥐 16, 17에 도달 복잡한 파지 행동과 미세 운동의 움직임을 평가하기 위해 설계되었습니다. 결과 측정은 객관적으로 측정되는 테스트 기간 동안 식사 펠릿의 숫자로 표현된다. 프로토콜은 파킨슨 병 및 다른 운동 질환 모델 랫트 모델에서 이용 될 수있다. 실린더 시험은 래트에서 발 사용...

시상 핵 (STN)의 깊은 뇌 자극은 파킨슨 병 (1) 및 기타 운동 장애에 대한 효과적인 치료 옵션입니다. 기전은 아직 잘 이해되지 및 인성하지만, 주요 기능은 자극 전극 2-4 부근 축삭 반복 탈분극 의한 신경 네트워크 활동의 조절이다된다. 높은 주파수 (&gt; 100 Hz에서) 자극은 대부분 뇌의 목표와 DBS 대부분의 지시 사항에 대해 유익한 효과가 필요합니다. 자극 부피 덮고 다른 섬유 부주의 coactivati​​on에서 뇌 심부 자극 결과 부작용은 피라미드 기관 등 다양한 기능을 보조하다. 그러므로, 부작용 소자의 5,6- coactivation 피해서 우선적 유익한 신경 요소를 활성화 자극 파라미터를 개발하는 것이 바람직 할 것이다. 신경 생리학은 잘 tuni을 제공 할 수 있지만프로그래밍 전략은 주로 오히려 신경 생리 학적 통찰력을 사용하는 것보다, 상업적으로 이용 가능한 DBS 장치의 제한된 프로그래밍 옵션에 의해 환자의 &#39;시행 착오&#39;에 의해 평가 및 제한 되었기 때문에 DBS의 NG 옵션은 과학적 진보는, 지난 20 년 동안 최소있다 체계적으로 전체 매개 변수 공간을 탐구하는 실험 설정을 정의했다. 우리가 이전에 임상 탐사 파킨슨의 설치류 모델에서 다른 자극 매개 변수를 선별 할 수있는 프로토콜을 제안하는 DBS 조사에서 번역 장애물을 극복합니다. 쥐에서 일방적 인 파킨슨 병은 오른쪽 내측 전뇌 다발 7,8로 6-hydroxydopamine 주사를 사용하여 모델링된다. 그 결과 병변, hemiparkinsonian로 더 설명, 티로신 수산화의 immunohist으로 저용량 아포 모르핀 주입 후 회전 점수의 평가에 의해 아포 모르핀 시험에서 평가 및 확인 사후ochemistry. 낮은 사망률과 이환율 베어링 동안이 방법은 적용하기 쉽고 높은 재현성이다. 그 결과 모터 적자는 7,8 매우 이산이다; 동물 자발적인 탐구 복잡한 파지 모두 동작 중에 9,10 반대측 왼쪽 발에 약간의 손상을 나타낸다. 모터 성능에 신속하고 신뢰성있게 변화를 측정 및 다른 신경 자극 설정 시간에 따라 반복 될 수있는 테스트가 필요 깊은 뇌 자극 프로토콜의 효과를 평가한다. 몇몇 그룹은 매우 다양하고 일관성 결과 11-14 래트 (11)에 모터의 기능을 평가하기 위해 다른 자극 방법 및 다른 테스트를 제안 하였다. 이 유효성 및 보완 예측 높은와 테스트 세트를 선택하라고 강요했다. 또한, 뇌 심부 자극 조건에서 모터 결과의 평가를 위해, 테스트 ANI 의해 수행 될 수있는 선호 된MALS는 자극 발생기에 케이블을 통해 연결되어 있습니다. 이러한 목적을 위해 우리는 발 사용 비대칭 하나의 테스트 및 숙련에 도달하기위한 하나의 테스트로 구성된 우리의 테스트 배터리를 설립했다. 이 연구 디자인은도 1에 도시되어있다. 자연 발 사용을 위해 우리는 수직 탐사하는 동안 발 사용하기 위해 널리 사용되는 시험이다 Shallert (15)에 의해 기술 된 실린더 시험을 수행 하였다. 동물의 어떤 훈련이 필요하지 않습니다. 더 복잡한 파지 동작의 평가를 위해 우리는 몬토야 (16)에 따라 계단 테스트를 설립했다. 우리의 프로토콜은 Kloth (17)에 따라 수정됩니다. 래트는 시험 상자 펠릿 도달 열두 일 동안 훈련된다. 훈련 기간 이후에 테스트 먹게 알갱이의 수로서 기술 성공률을 계산하여 파지 복잡한 거동을 측정하기 위해 적용될 수있다. 이 기사는 BEH 계단 상자에 대한 자세한 교육뿐만 아니라 모두의 성능을 제공합니다순진, hemiparkinsonian과 깊은 뇌 자극 조건에서 avioral 테스트합니다.

<table><tbody><tr><td>Staircase box without lid</td><td>Glas Keil, Germany</td><td></td><td>custom made</td></tr><tr><td>Cylinder box</td><td>Glas Keil, Germany</td><td></td><td>custom made</td></tr><tr><td>Dustless precision pellets, 45 mg</td><td>Bio Serv</td><td>F0021</td><td></td></tr></tbody></table>

a novel approach to assess motor outcome of deep brain stimulation effects in the hemiparkinsonian rat: staircase and cylinder test

시상 핵의 깊은 뇌 자극은 파킨슨 병에 대한 효과적인 치료 옵션입니다. 우리의 실험실에서 우리는 hemiparkinsonian (일방적 인 병변) 쥐에서 다른 신경 자극 패턴을 선별 할 수있는 프로토콜을 설립했다. 이는 케이블 바인딩 외부 신경 자극의 24 시간주기의 끝에서 모터 결과를 우측 중간 전뇌 다발로 -6- hydroxydopamine (6-OHDA)을 주입 시상 핵으로 만성 자극 전극을 주입하고 평가함으로써 일방적 파킨슨 병변을 생성 이루어져 . 자극은 자극의 정전류로 행 하였다. 진폭은 부작용에 ​​대한 개별적인 임계 값 20 % 이하로 설정 하였다. 모터 결과 평가 Shallert하고 몬토야에 따른 계단 시험에서 도달 당업자의 평가에 의해 따른 실린더 테스트 자발적 발을 사용하여 평가를 수행 하였다. 이 프로토콜은 자세히 계단 상자의 훈련에 대해 설명을 cylinder 테스트뿐만 아니라 hemiparkinsonian 쥐에서 모두 사용. 계단 테스트가 미세 운동 기술 장애에 더 민감한 것으로 보인다 신경 자극하는 동안 변경 민감도를 나타 내기 때문에 두 테스트의 사용은 필요하다. 일방적 파킨슨 모델 두 행동 검사의 조합은 표준화 된 방식으로 서로 다른 자극 파라미터의 평가를 허용한다.

모든 동물은 도파민 병변 전극 위치 모두 후 부검 학적 검증을 시행 하였다. STN 내부 올바른 전극 배치 (그림 6) 완전한 도파민 성 병변 (&gt; 흑질에서 도파민 뉴런의 90 % 손실) 만 동물은 결과 섹션 (그림 7)에 포함되었다. 병변 조건에서 수행되는 실린더 검사는 병변 왼쪽 발 사용이 15.11 % (평균)에 약 50...

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A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment option for Parkinson's disease. We established a study design to screen novel stimulation paradigms in rats. The protocol describes the use of the staircase test and cylinder test for motor outcome assessment in DBS treated hemiparkinsonian rats.

계단 및 실린더 테스트 : 소설 접근은 Hemiparkinsonian 쥐에 깊은 뇌 자극 효과의 모터 결과를 평가하는

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

a-novel-approach-to-assess-motor-outcome-deep-brain-stimulation

Research

JoVE Journal

Behavior

14.6K 조회수.  University Hospital Wuerzburg. Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment option for Parkinson's disease. We established a study design to screen novel stimulation paradigms in rats. The protocol describes the use of the staircase test and cylinder test for motor outcome assessment in DBS treated hemiparkinsonian rats.

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Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

파킨슨 병의 마우스 모델에서 감각 기능의 평가

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

연구

행동분석학

Assessing Forelimb Function after Unilateral Cervical SCI using Novel Tasks: Limb Step-alternation, Postural Instability and Pasta Handling

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority of the spinal cord injuries in humans occur at the cervical levels. Therefore, developing cervical injury models and developing relevant and sensitive behavioral tests is of great importance. Here we describe the use of a newly developed forelimb step-alternation test after cervical spinal cord injury in rats. In addition, we describe two behavioral tests that have not been used after spinal cord injury: a postural instability test (PIT), and a pasta-handling test. All three behavioral tests are highly sensitive to injury and are easy to use. Therefore, we feel that these behavioral tests can be instrumental in investigating therapeutic strategies after cSCI.

Three new behavioral tests (forelimb step-alternation, postural instability test, pasta handling test) for evaluating forelimb function after cervical spinal cord injury in rodents are described.

소설 작업을 사용하여 일방적 경부 SCI​​ 후 앞다리의 기능을 평가 : 사지 스텝 교대, 자세 불안정 및 파스타 처리

Cervical spinal cord injury (cSCI) can cause devastating neurological deficits, including impairment or loss of upper limb and hand function. A majority ...

Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore by rearing and touching the walls of the cylinder with their forelimb paws for postural support. Following ischemic injury to the forelimb sensorimotor cortex, rats rely more heavily on their unaffected forelimb paw for postural support resulting in fewer touches with their affected paw which is termed forelimb asymmetry. In contrast, focal ischemic damage in the mouse brain fails to result in comparable consistent deficits in forelimb asymmetry. While forelimb asymmetry deficits are infrequently observed, mice do demonstrate a novel behaviour post stroke termed &#8220;paw-dragging&#8221;. Paw-dragging is the tendency for a mouse to drag its affected paw along the cylinder wall rather than directly push off from the wall when dismounting from a rear to a four-legged stance. We have previously demonstrated that paw-dragging behaviour is highly sensitive to small cortical ischemic injuries to the forelimb motor cortex. Here we provide a detailed protocol for paw-dragging analysis. We define what a paw-drag is and demonstrate how to quantify paw-dragging behaviour. The cylinder test is a simple and inexpensive test to administer and does not require pre-training or food deprivation strategies. In using paw-dragging analysis with the cylinder test, it fills a niche for predicting cortical ischemic injuries such as photothrombosis and Endothelin-1 (ET-1)-induced ischemia &#8211; two models that are ever-increasing in popularity and produce smaller focal injuries than middle cerebral artery occlusion. Finally, measuring paw-dragging behaviour in the cylinder test will allow studies of functional recovery after cortical injury using a wide cohort of transgenic mouse strains where previous forelimb asymmetry analysis has failed to detect consistent deficits.

Classical forelimb asymmetry analysis of the cylinder test is routinely used to assess behavioural deficits in rats following brain injury or stroke; however, it fails to detect consistent deficits in mice. This study demonstrates that quantifying paw-dragging behaviour is a more sensitive analysis of brain injury in mice.

발 - 드래그 : 소설, 마우스 실린더 시험의 민감성 분석

The cylinder test is routinely used to predict focal ischemic damage to the forelimb motor cortex in rodents. When placed in the cylinder, rodents explore ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for quantifying locomotor deficits in rodents is to measure minute disturbances of unconstrained gait overground (e.g., manual BBB score or automated CatWalk). However, cortical inputs are not required for the generation of basic locomotion produced by the spinal central pattern generator (CPG). Thus, unconstrained walking tasks test locomotor deficits due to motor cortical impairment only indirectly. In this study, we propose a novel, precise foot-placement locomotor task that evaluates cortical inputs to the spinal CPG. An instrumented peg-way was used to impose symmetrical and asymmetrical locomotor tasks mimicking lateralized movement deficits. We demonstrate that shifts from equidistant inter-stride lengths of 20% produce changes in the forelimb stance phase characteristics during locomotion with preferred stride length. Furthermore, we propose that the asymmetric walkway allows for measurements of behavioral outcomes produced by cortical control signals. These measures are relevant for the assessment of impairment after cortical damage.

Here, we present a protocol to quantify precise stepping in rodents. Cortical and the spinal central pattern generator signals are required for precise foot-placement during obstructed locomotion. We report here the novel constrained walking task that directly examines precise stepping behavior.

비대칭 산책로 : 비대칭 로코 유학을위한 소설 행동 분석

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor deficits. Motor impairments were manually quantified through an open field grid test to measure the gross motor function and through a ladder test to measure the fine motor function. Here, we discuss a technique for the automated quantification of the video-recorded tests using our custom Capadona Behavioral Video Analysis System: Grid and Ladder Test, or BVAS. Leveraging simple and readily available coding software (see the Table of Materials), this program allows for the tracking of a single animal on both the open field grid and the ladder tests. In open field grid tracking, the code thresholds the video for intensity, tracks the position of the rat over the 3 min duration of the grid test, and analyzes the path. It then computes and returns measurements for the total distance traveled, the maximum velocity achieved, the number of left- and right-handed turns, and the total number of grid lines crossed by the rat. In ladder tracking, the code again thresholds the video for intensity, tracks the movement of the rat across the ladder, and returns calculated measurements including the time it took the rat to cross the ladder, the number of paw slips occurring below the plane of the ladder rungs, and the incidence of failures due to stagnation or reversals. We envision that the BVAS developed here can be employed for the analysis of motor function in a variety of applications, including many injury or disease models.

The current study aimed to automate the quantification of motor deficits in rats. The initial evaluation model assesses motor loss resulting from an intracortical microelectrode implantation in the motor cortex. We report on the development and use of a tracking algorithm using easily adaptable, simple, and readily available coding software.

소설 동물 모터 기능 추적 간단 하 고 쉽게 사용할 수 있는 소프트웨어를 사용 하 여 시스템

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

Behavioral Assessments of Spontaneous Locomotion in a Murine MPTP-induced Parkinson's Disease Model

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a common neurodegenerative disorder disease, causing the phenomenon of shaking, rigidity, slowness of movement and dementia. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) can lead to some Parkinson&#8217;s-like symptoms by destroying dopaminergic neurons in the substantia nigra of the brain. It has been thus used to establish PD models in various animal studies. Here, mice receive MPTP injections (20 mg/kg/day) for seven days and the behavioral tests are performed on the eighth day. This model is adapted efficiently in the study of PD. The behavioral tests here include the cylinder test and the open field test. The cylinder experiment is used to detect the animals&#8217; ability to lift their front paws when put into a different environment. As the PD model mice show arching&#8212;the mouse arches its back&#8212;the number of paw liftings decrease. This test is easy to execute. The open field test is used to detect the amount of time the mice spend on running, walking, and remaining immobile. We analyze animals&#8217; movements in open field using software and obtain data. Lastly, we use L-DOPA, one of the most commonly used PD drugs, as one example to show how to apply this model to the study of PD drugs. Our results indicate that MPTP neurotoxicity induces motor deficit which can be mitigated by L-DOPA.

We describe establishment of a murine model for Parkinson's disease using MPTP, and behavioral assessments using cylinder and open field tests to measure motor function. We then use L-DOPA as one example to show how to apply this model in the study of PD drugs.

Murine MPTP 유발 파 킨 슨 병 모델에서 자발적인 운동의 행동 평가

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a common neurodegenerative disorder disease, causing the phenomenon of shaking, rigidity, slowness of movement and ...

Unilateral Pyramidotomy of the Corticospinal Tract in Rats for Assessment of Neuroplasticity-inducing Therapies

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has great importance for distal muscle control in humans and, to a lesser extent, in rodents. A unilateral cut of one pyramid results in loss of CST innervation of the spinal cord mainly on the contralateral side of the spinal cord leading to transient motor disability in the forelimbs and sustained loss of dexterity. Ipsilateral projections of the corticospinal tract are minor. We have refined our surgical method to increase the chances of lesion completeness. We describe postsurgical care. Deficits on the Montoya staircase pellet reaching test and the horizontal ladder test shown here are detected up to 8 weeks postinjury. Deficits on the cylinder rearing test are only detected transiently. Therefore, the cylinder test may only be suitable for detection of short term recovery. We show how, electrophysiologically and anatomically, one may assess lesions and plastic changes. We also describe how to analyse fibers from the uninjured CST sprouting across the midline into the deprived areas. It is challenging to obtain &#62;90% complete lesions consistently due to the proximity to the basilar artery in the medulla oblongata and survival rates can be low. Alternative surgical approaches and behavioural testing are described in this protocol. The pyramidotomy model is a good tool for assessing neuroplasticity-inducing treatments, which increase sprouting of intact fibers after injury.

The corticospinal tract, one of the major sensorimotor tracts, can be lesioned unilaterally in the rodent brainstem in order to test neuroplasticity-inducing therapies for the central nervous system. This surgical procedure (&#8220;pyramidotomy&#8221;) and postoperative assessments are described in this protocol.

신경 가소성 유도 치료의 평가를위한 흰쥐의 피질 요로의 일방적 Pyramidotomy

The corticospinal tract (CST) can be completely severed unilaterally in the medullary pyramids of the rodent brainstem. The CST is a motor tract that has ...

신경과학

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.

뇌졸중과 알츠하이머 병의 유전자 변형 쥐 모델에서 모터 및 해마 종속 공간 학습 및 참조 메모리 평가

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

의학

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.

설치류 쥐 모터 피 질에서 Microelectrode 주입으로 인 한 기능적 적자를 평가 하기 위해 테스트 행동

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

생체공학

The Mouse Stroke Unit Protocol with Standardized Neurological Scoring for Translational Mouse Stroke Studies

The filament model of middle artery occlusion (fMCAo) is perhaps the most translational mouse stroke model, allowing for controlled ischemia with intravascular reperfusion/recanalization. However, it lacks alignment with current clinical advances for stroke care (e.g., Stroke Units), usually employs subjective or vague neurological scoring among laboratories, and exhibits high acute-phase mortality. Here, we address these limitations with validated video-guided protocols. We present the mouse Stroke Unit (mSU) protocol with instructional videos and a decision algorithm (Risk Stratification Score), bridging the gap between clinical and mouse stroke modeling. To increase accuracy and sensitivity of stroke neurological scoring, we present for the first time a video-standardized format of the focal Experimental Stroke Scale (fESS) and prove its value up to 6 months post-stroke. Additionally, protocols for mice Ladder-rung test, as well as the known Cylinder test, for unbiased, quantitative assessment of limbs&#180; motor function are presented. Results highlight mSU&#39;s translational efficacy. Focal ESS (fESS) excels over other known scales in detecting focal stroke deficits, capturing recovery, and maintaining sensitivity for up to 6 months post-stroke. Ladder-rung and Cylinder tests objectively quantify and monitor fore- and hind-limb motor deficits, long-term. In summary, integrating mSU, fESS, and motor function tests provides a robust framework for clinically relevant stroke investigations. Our protocols improve the translational value in mouse stroke research.

This article presents a protocol for executing the highly translational and independently proven mouse Stroke Unit (mSU) concept in large-stroke mice. It also provides a standardized protocol for executing the focal experimental stroke scale in mice, which evaluates stroke focal deficits detected even long-term.

계단 및 실린더 테스트 : 소설 접근은 Hemiparkinsonian 쥐에 깊은 뇌 자극 효과의 모터 결과를 평가하는

요약

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